電氣工程師基礎知識

　　電氣工程師在工程管理中應具備的能力和知識。以下是由小編整理關於的內容，提供給大家參考和了解，希望大家喜歡!

　　一：

　　1. 渦流是怎樣產生的?有何利弊?

　　答：置於變化磁場中的導電物體內部將產生感應電流，以反抗磁通的變化，這種電流以磁通的軸線為中心呈渦旋形態，故稱渦流。

　　在電機中和變壓器中，由於渦流存在，將使鐵芯產生熱損耗，同時，使磁場減弱，造成電氣裝置效率降低，容量不能充分利用，所以，多數交流電氣裝置的鐵芯，都是用0.35或0.5毫米厚的矽鋼片迭成，渦流在矽鋼片間不能穿過，從而減少渦流的損耗。

　　渦流的熱效應也有有利一面，如可以利用它製成感應爐冶煉金屬，可製成磁電式、感應式電工儀表，還有電度表中的阻尼器，也是利用磁場對渦流的力效應制成的。

　　2. 什麼是趨表效應?趨表效應可否利用?

　　答：當直流電流通過導線時，電流在導線截面分佈是均勻的，導線通過交流電流時，電流在導線截面的分佈是不均勻的，中心處電流密度小，而靠近表面電流密度大，這種交流電流通過導線時趨於表面的現象叫趨表效應，也叫集膚效應。

　　考慮到交流電的趨表效應，為了有效地節約有色金屬和便於散熱，發電廠的大電流母線常用空心的槽形或菱形截面母線。高壓輸配電線路中，利用鋼芯鋁線代替鋁絞線，這樣既節約了鋁導線，又增加了導線的機械強度。

　　趨表效應可以利用，如對金屬進行表面淬火，對待處理的金屬放在空心導線繞成的線圈中，線圈中通過高頻電流，金屬中就產生趨於表面的渦流，使金屬表面溫度急劇升高，達到表面淬火的目的。

　　3. 什麼是正弦交流電?為什麼普遍採用正弦交流電?

　　答：正弦交流電是指電路中的電流、電壓及電勢的大小都隨著時間按正弦函式規律變化，這種大小和方向都隨時間做週期性變化的電流稱交變電流，簡稱交流。

　　交流電可以通過變壓器變換電壓，在遠距離輸電時，通過升高電壓可以減少線路損耗。而當使用時又可以通過降壓變壓器把高壓變為低壓，這既有利安全，又能降低對裝置的絕緣要求。此外，交流電動機與直流電動機比較，則具有構造簡單，造價低廉，維護簡便等優點。在有些地方需要使用直流電，交流電又可通過整流裝置將交流電變換為直流電，所以交流電目前獲得了廣泛地應用。

　　4. 什麼是交流電的週期、頻率和角頻率?

　　答：交流電在變化過程中，它的瞬時值經過一次迴圈又變化到原來瞬時值所需要的時間，即交流電變化一個迴圈所需的時間，稱為交流電的週期。

　　週期用符號T表示，單位為秒。週期越長交流電變化越慢，週期愈短，表明愈快。

　　交流電每秒種週期性變化的次數叫頻率。用字母F表示，它的單位是周/秒，或者赫茲，用符號Hz表示。它的單位有赫茲，千赫、兆赫。

　　角頻率與頻率的區別在於它不用每秒鐘變化的週數來表示交流電變化的快慢，而是用每秒種所變化的電氣角度來表示。交流電變化一週其電角變化為360，360等於2π弧度，所以角頻率與同期及頻率的關係為。

　　二：

　　1. 什麼是交流電的相位，初相角和相位差?

　　答：交流電動勢的波形是按正弦曲線變化的，其數學表示式為：e

　　上式表明在計時開始瞬間導體位於水平面時的情況。如果計時開始時導體不在水平面上，而是與中性面相差一個角，那麼在t=0時，線圈中產生的感應電勢為E= 若轉子以ω角度旋轉，經過時間t後，轉過ωt角度，此時線圈與中性面的夾角為：***ωt+ψ***

　　上式為正弦電勢的一般表示式，也稱作瞬時值表示式。式中：

　　ωT+ψ -----------------相位角，即相位;

　　ψ ---------------初相角，即初相。表示t=0時的相位。

　　在一臺發電機中，常有幾個線圈，由於線圈在磁場中的位置不同，因此它們的初相就不同，但是它們的頻率是相同的。另外，在同一電路中，電壓與電流的頻率相同，但往往初相也是不同的，通常將兩個同頻率正弦量相位之差叫相位差。

　　2. 簡述感抗、容抗、電抗和阻抗的意義。

　　答：交流電路的感抗，表示電感對正弦電流的限制作用。在純電感交流電路中，電壓有效值與電流有效值的比值稱作感抗。用符號X表示。XL=U/I=ω 上式表明，感抗的大小與交流電的頻率有關，與線圈的電感有關。當f一定時，感抗XL與電感L成正比，當電感一定時，感抗與頻率成正比。感抗的單位是歐姆。

　　純電容交流電路中，電壓與電流有效值的比值稱做容抗，用符號XC

　　XC=U/I=1/2πfC。

　　在同樣的電壓作用下，容抗XC越大，則電流越小，說明容抗對電流有限制作用。容抗和電壓頻率、電容器的電容量均成反比。因頻率越高，電壓變化越快，電容器極板上的電荷變化速度越大，所以電流就越大;而電容越大，極板上儲存的電荷就越多，當電壓變化時，電路中移動的電荷就越多，故電流越大。

　　容抗的單位是歐姆。

　　應當注意，容抗只有在正弦交流電路中才有意義。另外需要指出，容抗不等於電壓與電流的瞬時值之比。

　　3. 交流電的有功功率、無功功率和視在功率的意義是什麼?

　　答：電流在電阻電路中，一個週期內所消耗的平均功率叫有功功率，用P表示，單位為瓦。 儲能元件線圈或電容器與電源之間的能量交換，時而大，時而小，為了衡量它們能量交換的大小，用瞬時功率的最大值來表示，也就是交換能量的最大速率，稱作無功功率，用Q表示，電感性無功功率用QL表示，電容性無功功率用QC表示，單位為乏。 表示。即：在電感、電容同時存在的電路中，感性和容性無功互相補償，電源供給的無功功率為二者之差，即電路的無功功率為：Q=QL-Q

　　4. 什麼叫有功?什麼叫無功?

　　答：在交流電能的發、輸、用過程中，用於轉換成非電、磁形式的那部分能量叫有功。用於電路內電、磁場交換的那部分能量叫無功。

　　5. 什麼是功率因數?提高功率因數的意義是什麼?提高功率因數的措施有哪些?

　　答：功率因數COSφ，也叫力率，是有功功率和視在功率的比值，即COS=P/S。在一定的額定電壓和額定電流下，功率因數越高，有功所佔的比重越大，反之越低。

　　發電機的額定電壓，電流是一定的，發電機的容量即為它的視在功率，如果發電機在額定容量下執行，其輸出的有功功率的大小取決於負載的功率因數，功率因數低時，發電機的輸出功率低，其容量得不到充分利用。

　　功率因數低，在輸電線路上將引起較大的電壓降和功率損耗。因當輸電線輸送功率一定時，線路中電流與功率因數成反比即I=P/COSφ，當功率因數降低時，電流增大，在輸電線電阻電抗上壓降增大，使負載端電壓過低，嚴重時，影響裝置正常執行，使用者無法用電。此外，電阻上消耗的功率與電流平方成反比，電流增大要引起線損增加。

　　提高功率因數的措施有：

　　合理地選擇和使用電氣裝置，使用者的同步電動機可以提高功率因數，甚至可以使功率因數為負值，即進相執行。而感應電動機功率因數很低，尢其是空載和輕載執行時 ，所以應該避免感應電動機空載或輕載執行。

　　安裝並聯補償電容器或靜止補償等裝置，使電路中總的無功功率減少。

　　6. 什麼是三相交流電源?它和單相交流電比有何優點?

　　答：由三個頻率相同，振幅相等，相位依次互差120度電角度的交流電勢組成的電源稱為三相交流電源。它是由三相交流發電機產生的。日常生活中所用的單相交流電，實際上是由三相交流電的一相提供的，由單相發電機發出的單相交流電源現在已經很少採用。

　　三相交流電較單相交流電有很多優點，它在發電、輸配電以及電能轉換成機械能等方面都有明顯的優越性。例如：製造三相發電機、變壓器都較製造容量相同的單相發電機、變壓器節省材料，而且構造簡單，效能優良，又如，由同樣材料所製造的三相電機，其容量比單相電機大50%，在輸送同樣功率的情況下，三相輸電線較單相輸電線可節省有色金屬25%，而且電能損耗較單相輸電時少。由於三相交流電有上述優點所以獲得了廣泛的應用。

　　三：

　　1. 對稱的三相交流電路有何特點?

　　答：對稱的三相交流電路中，相電勢、線電勢、線電壓、相電壓、線電流、相電流的大小分別相等，相位互差120度，三相各類量的向量和、瞬時值之和均為零。

　　三相繞組及輸電線的各相阻抗大小和性質均相同。

　　在星形接線中，相電流和線電流大小、相位均相同。線電壓等於相電壓的√3倍，並超前於有關的相電壓30 度。

　　在三角形接線中，相電壓和線電壓大小、相位均相同。線電流等於相電流的√3倍，並滯後於有關的相電流30度。

　　三相總的電功率等於一相電功率的3倍且等於線電壓和線電流有效值乘積的√3倍，不論是星形接線或三角形接線。

　　2. 什麼叫串聯諧振、並聯諧振，各有何特點?

　　答：在電阻、電感和電容的串聯電路中，出現電路的端電壓和電路總電流同相位的現象，叫做串聯諧振。

　　串聯諧振的特點是：電路呈純電阻性，端電壓和總電流同相，此時阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯諧振也稱電壓諧振。

　　在電力工程上，由於串聯諧振會出現過電壓、大電流，以致損壞電氣裝置，所以要避免串聯諧振。 在電感線圈與電容器並聯的電路中，出現並聯電路的端電壓與電路總電流同相位的現象，叫做並聯諧振。

　　並聯諧振電路總阻抗最大，因而電路總電流變得最小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此電流諧振又稱電流諧振。

　　並聯諧振不會產生危及裝置安全的諧振過電壓，但每一支路會產生過電流。

　　3. 導體電阻與溫度有什麼關係?

　　答：導體電阻值的大小不但與導體的材料以及它本身的幾何尺寸有關，而且還與導體的溫度有關。一般金屬導體的電阻值，隨溫度的升高而增大。

　　四：

　　1. 什麼是相電流、相電壓和線電流、線電壓?

　　答：由三相繞組連線的電路中，每個繞組的始端與末端之間的電壓叫相電壓。各繞組始端或末端之間的電壓叫線電壓。各相負荷中的電流叫相電流。各斷線中流過的電流叫線電流。

　　2. 什麼叫集膚效應?

　　答：在交流電通過導體時，導體截面上各處電流分佈不均勻，導體中心處密度最小，越靠近導體的表面密度越大，這種趨向於沿導體表面的電流分佈現象稱為集膚效應。

　　3. 避雷器是怎樣保護電器裝置的?

　　答：避雷器是與被保護裝置並聯的放電器。正常工作電壓作用時，避雷器的內部間隙不會擊穿，若是過電壓沿導線傳來，當出現危及被保護裝置絕緣的過電壓時，避雷器的內部間隙便被擊穿。擊穿電壓比被保護裝置絕緣的擊穿電壓低，從而限制了絕緣上的過電壓數值。

　　4. 什麼是中性點位移現象?

　　答：在三相電路中電源電壓三相對稱的情況下，不管有無中性線，中性點的電壓都等於零。如果三相負載不對稱，且沒有中性線或中性線阻抗較大，則三相負載中性點就會出現電壓，這種現象成為中性點位移現象。

　　5. 三相對稱電路的功率如何計算?

　　答：三相對稱電路，不論負載接成星形還是三角形，計算功率的公式完全相同：

　　有功功率：P= U線*I線*COSΦ;

　　無功功率：P= U線*I線*COSΦ;

　　視在功率：P= U線*I線。

　　五：

　　1. 什麼是電源的星形、三角形連線方式?

　　答：***1***電源的星形連線：將電源的三相繞組的末端X、Y、Z連成一節點，而始端A、B、C分別用導線引出接到負載，這種接線方式叫電源的星形連線方式，或稱為Y連線。

　　三繞組末端所連成的公共點叫做電源的中性點，如果從中性點引出一根導線，叫做中性線或零線。對稱三相電源星形連線時，線電壓是相電壓的 倍，且線電壓相位超前有關相電壓30°。

　　***2***電源的三角形連線：將三相電源的繞組，依次首尾相連線構成的閉合迴路，再以首端A、B、C引出導線接至負載，這種接線方式叫做電源的三角形連線，或稱為△連線。

　　三角形相連線時每相繞組的電壓即為供電系統的線電壓。

　　2. 三相電路中負載有哪些接線方式?

　　答：在三相電路中的負載有星形和三角形兩種連線方式。

　　負載的星形連線：將負載的三相繞組的末端X、Y、Z連成一節點，而始端A、B、C分別用導線引出接到電源，這種接線方式叫負載的星形連線方式，或稱為Y連線。

　　如果忽略導線的阻抗不計，那麼負載端的線電壓就與電源端的線電壓相等。星形連線有

　　分有中線和無中線這兩種，有中線的低壓電網稱為三相四線制，無中線的稱為三相三線制。 星形連線有以下特點： 線電壓相位超前有關相電壓3線電壓有效值是相電壓有效值的倍。 ***線電流等於相電流。 負載的三角形連線：將三相負載的繞組，依次首尾相連線構成的閉合迴路，再以首端A、B、C引出導線接至電源，這種接線方式叫做負載的三角形連線，或稱為△連線。它有以下特點：

　　***1***相電壓等於線電壓。***2***線電流是相電流的 倍。

　　3. 什麼叫做線電壓、線電流、相電壓、相電流?

　　答：在三相電路中，線電壓為線路上任意兩火線之間的電壓，用U線表示。

　　在三相電路中，相電壓每相繞組兩端的電壓，用U相表示。

　　在三相電路中，流過每相的電流叫相電流，用I相表示。

　　在三相電路中，流過任意兩火線的電流叫線電流，用I線表示。