2015年注册电气工程师基础考点：交流电的相位

2015年注册电气工程师基础考点：交流电的相位

1.什么是交流电的相位，初相角和相位差?

答：交流电动势的波形是按正弦曲线变化的，其数学表达式为：e=emsinωt。

上式表明在计时开始瞬间导体位于水平面时的情况。如果计时开始时导体不在水平面上，而是与中性面相差一个角，那么在t=0时，线圈中产生的感应电势为e=emsinψ。

若转子以ω角度旋转，经过时间t后，转过ωt角度，此时线圈与中性面的夹角为：

2.简述感抗、容抗、电抗和阻抗的意义。

答：交流电路的感抗，表示电感对正弦电流的限制作用。在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称作感抗。用符号x表示。xl=u/i=ωl=2πfl。

上式表明，感抗的大小与交流电的频率有关，与线圈的电感有关。当f一定时，感抗xl与电感l成正比，当电感一定时，感抗与频率成正比。感抗的单位是欧姆。

纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称做容抗，用符号xc表示。即：xc=u/i=1/2πfc。

在同样的电压作用下，容抗xc越大，则电流越小，说明容抗对电流有限制作用。容抗和电压频率、电容器的电容量均成反比。因频率越高，电压变化越快，电容器极板上的电荷变化速度越大，所以电流就越大;而电容越大，极板上储存的电荷就越多，当电压变化时，电路中移动的电荷就越多，故电流越大。

应当注意，容抗只有在正弦交流电路中才有意义。另外需要指出，容抗不等于电压与电流的瞬时值之比。

3.交流电的有功功率、无功功率和视在功率的意义是什么?

答：电流在电阻电路中，一个周期内所消耗的平均功率叫有功功率，用p表示，单位为瓦。

储能元件线圈或电容器与电源之间的能量交换，时而大，时而小，为了衡量它们能量交换的大小，用瞬时功率的最大值来表示，也就是交换能量的最大速率，称作无功功率，用q表示，电感性无功功率用ql表示，电容性无功功率用qc表示，单位为乏。

在电感、电容同时存在的电路中，感性和容性无功互相补偿，电源供给的无功功率为二者之差，即电路的无功功率为：q=ql-qc=uisinφ。

4.什么叫有功?什么叫无功?

答：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。

5.什么是功率因数?提高功率因数的意义是什么?提高功率因数的措施有哪些?

答：功率因数cosφ，也叫力率，是有功功率和视在功率的比值，即cos=p/s。在一定的额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功所占的比重越大，反之越低。

发电机的额定电压，电流是一定的，发电机的容量即为它的视在功率，如果发电机在额定容量下运行，其输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数，功率因数低时，发电机的输出功率低，其容量得不到充分利用。

功率因数低，在输电线路上将引起较大的电压降和功率损耗。因当输电线输送功率一定时，线路中电流与功率因数成反比即i=p/cosφ，当功率因数降低时，电流增大，在输电线电阻电抗上压降增大，使负载端电压过低，严重时，影响设备正常运行，用户无法用电。此外，电阻上消耗的功率与电流平方成反比，电流增大要引起线损增加。

提高功率因数的措施有：

合理地选择和使用电气设备，用户的同步电动机可以提高功率因数，甚至可以使功率因数为负值，即进相运行。而感应电动机功率因数很低，尢其是空载和轻载运行时?，所以应该避免感应电动机空载或轻载运行。

安装并联补偿电容器或静止补偿等设备，使电路中总的无功功率减少。

6.什么是三相交流电源?它和单相交流电比有何优点?

答：由三个频率相同，振幅相等，相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电，实际上是由三相交流电的一相提供的，由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如：制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单，性能优良，又如，由同样材料所制造的三相电机，其容量比单相电机大50%，在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

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