1、 电气 专业基础知识 一基础知识 1. 什么叫直流电、交流电 ? 答 :直流电指电流方向一定 ,且大小不变的电流。如干电池、蓄电池、直流发电机的电都是直流电。交流电是指方向和大小随时间变化的电流。工农业生产所用的动力电和照明电 ,大多数是交流电。实用中 ,直流电用符号 “ -” 表示 ,交流电用符号 “ ” 表示。 2.什么叫电流、电流强度 ? 答 :物体里的电子在电场力的作用下 ,有规则地向一个方向移动 ,就形成了电流。电流的大小用电流强度“ I” 来表示。电流强度在数值上等于 1 秒钟内通过导线截面的电量的大小 ,通常用“安培 ” 作为电流强度的单位 。安培简称“安 ” ,用字母 ” A”
2、 表示。 3.什么叫电压 ? 答 :水要有水位差才能流动。与此相似 ,要使电荷做有规律地移动 ,必须在电路两端有一个电位差 ,也称为电压 ,用符号“ U” 表示。电压以伏特为单位 ,简称“伏 ” ,常用字母“ V” 表示。 4.什么叫电路 ?一个完整电路应包括哪几部分 ? 答 : 电路是电流的通路 ,它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来 ,它也是电流流经的基本途径。 最简单的电路是由电源 E(发电机、电池等 )、负载 R(用电设备如电灯、电动机等 )、连接导线 (金属导线 )和电气辅助设备 (开关 K、仪表等 )组 成的闭合回路。 5.什么叫串联电路 ? 答 :把若干个电阻或
3、电池一个接一个成串地联接起来 ,使电流只有一个通路 ,也就是把电气设备首尾相联叫串联。 6.什么叫并联电路 ? 答 :把若干个电阻或电池相互并排地联接起来 ,也可以说将电气设备的头和头、尾和尾各自相互连在一起 ,使电流同时有几个通路叫并联。 7什么是纯电阻电路 ? 答：通过电阻将电能以热效应方式全部转变为热能的交流电路 ,叫纯电阻电路。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。 8什么是纯电感电路 ? 答：当线圈的电阻忽略不计 ,在线圈两端接上一个交流电压时 ,线圈中就有交流电流通 过 ,因而在线圈中产生一个自感电动势反抗电流的变化 ,这就是纯电感电路。 9什么叫功率因数 ? 答：功率因数是衡量电气设备效率
4、高低的一个系数 .它是交流电路中有功功率与视在功率的比值。即功率因数 =有功功率 /视在功率 ,其大小与电路的负荷性质有关。如白炽灯、电阻炉等电热设备 ,功率因数为 1。对具有电感的电气设备如日光灯、电动机等 ,功率因数小于 1。从功率三角形的图中 ,运用数学三角关系可得出 : 有功功率 P=UICOS COS即功率因数 功率因数低 ,说明电路中用于交变磁场吞吐转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率 ,增加线路供电损失。所以 ,供电部门对用电单位的功率因数 ,有着一定的标准。 10什么是三相交流电路 ? 答：在磁场中放置三个匝数相同 ,彼此在空间相距 120的线圈 ,当转子由原动机带动 ,并
5、以匀速按顺时针方向转动时 ,则每相绕组依次被磁力线切割 ,就会在三个线圈中分别产生频率相同、幅值相等的正弦交流电动势 Ea、 Eb、 Ec, 三者在相位上彼此相差 120 ,此即为三相交流电路。 11什么是三相三线制供电 ?什么是三相四线制供电 ? 答：三相三线制是三相交流电源的一种连接方式 ,从三个线圈的端头引出三根导线 ,另将三个线圈尾端连 在一起 ,又叫星形接线 ,这种用引出三根导线供电叫三相三线制。在星形接线的三相三线制中 ,除从三个线圈端头引出三根导线外 ,还从三个线圈尾端的连接点上再引出一根导线 ,这种引出四根导线供电叫三相四线制。 12什么叫相线 (或火线 )?什么叫中性线 (或
6、零线 )? 答：在星形接线的供电 ,常用 ” Y” 符号表示。三个尾端的连接点称作中性点 ,用 O 表示。从中性点引出的导线叫中性线或零线。从三个端头引出的导线叫相线或火线。 13什么叫相电压、线电压 ?什么叫相电流、线电流 ? 答：每相线圈两端的电压叫相电压。通常用 Ua、 Ub、 Uc 分别表示 。端线与端线之间的电压称为线电压。一般用 Uab、 Ubc、 Uca 表示。凡流过每一相线圈的电流叫相电流 ,流过端线的电流叫作线电流。星形接线的线电流与相电流是相等的。 14为什么在低压电网中普遍采用三相四线制 ? 答 :因为用星形联接的三相四线制 ,可以同时提供两种电压值 ,即线电压和相电压。
7、既可提供三相动力负载使用 ,又可提供单相照明使用。例如常用的低压电压 380/220伏 ,就可提供需要电源电压 380 伏的三相交流电动机使用 ,又可同时提供单相 220伏的照明电源。 15怎样计算三相负载的功率 ? 答 :在三相交流电路中 ,不管 负载是星形接法还是三角形接法 ,总的有功功率等于各相有功率之和。因此 ,当三相负载对称相等时 ,三相有功功率等于三倍单相有功功率。用公式表示时 ,写作 :P=3U 相 I相 COS 相 .， COS 相 为一相的功率因数 ,要根据每一相负载性质而定。有时为了方便测量和计算 ,利用星形和三角形不同接法的线电压和相电压 .线电流和相电流之间的关系变换为
8、 : P=1.732U 线 I 线 COS 相 注意式中的电压为线电压 ,电流为线电流 ,功率因数 COS 相 仍由每一相自身的负载性质定出。如果遇到三相负载不对称时 ,则分别计算各相功率 ,三相总功率等于各项功 率之和。可用以下公式表示 : P=PA+PB+PC 16什么叫相序 ? 答：相序是指三相交流电相位的顺序。从三相交流电的波形图可以看出 ,三相交流电 (电压或电流 )到达最大值 (或零值 )的时间有先有后 ,我们称 A 相超前 B 相 ,B 相超前 C相 ,C 相超前 A相。这种三相电压由 A到 B 再到 C 这个顺序叫做三相电压的相序。相序的判别可采用一种相序指示器来测定 ,以使三
9、相负载的相序 (如三相交流电动机的转向 )与三相电源一致。 17什么叫变压器 ?它有什么用处 ? 答：在交流电路中将电压升高或降低的设备叫变压器。变压器能把任一数值的电压转变成频 率相同的 ,我们所需要的电压值 ,以满足电能的输送、分配和使用要求。例如发电厂发出来的电 ,电压等级较低 ,必须把电压升高才能输送到较远的用电区 ,用电区又必须通过降压变成适用的电压等级 ,供给动力设备及日常用电设备使用。 18.基尔霍夫定律的基本内容是什么？ (1) 基尔霍夫第一定律也叫基尔霍夫电流定律即 KCL，是研究电路中各支路电流之间关系的定律，它指出：对于电路中的任一节点，流入节点电流之和等于从该节点流出的
10、电流之和。其数学表达式为： I=0； (2) 基尔霍夫第二定律也叫基尔霍夫电压定律即 KVL，是研究回路中各部分电压之间关系 的定律，它指出：对于电路中任何一个闭合回路内，各段电压的代数和等于零。其数学表达式为：U=0； 19.什么叫集肤效应？ 在交流电通过导体时，导体截面上各处电流分布不均匀，导体中心处密度最小，越靠近导体的表面密度越大，这种趋向于沿导体表面的电流分布现象称为集肤效应。 20.并联谐振的概念及特点是什么 ? 在电感和电容并联电路中，出现并联电路的端电压与总电流同相位的现象叫做并联谐振。并联谐振的特点是：在通过改变电容 C 达到并联谐振时，电路的总阻抗最大，因而电路的总电流变得
11、最小。但是对每一支路而言，其电流都可能比总 电流大得很多，因此并联谐振又称为电流谐振。另外，并联谐振时，由于端电压和总电流同相位，使电路的功率因数达到最大值，即 cos 等于 1，而且并联谐振不会产生危害设备安全的谐振过电压。因此，为我们提供了提高功率因数的有效方法。 21.涡流是怎样产生的 ?什么叫涡流损耗？ 在有铁芯的线圈中通入交流电流，铁芯中便产生交变磁通，同时也要产生感应电势。在这个电势的作用下，铁芯中便形成自感回路的电流，称为涡流。 由涡流引起的能量损耗叫涡流损耗。 22.什么叫过渡过程 ?产生过渡过程的原 因是什么 ? 过渡过程是一个暂态过程，是从一个稳定状态转换到另一个稳定状态所
12、要经过的一段时间内的这种过程。 产生过渡过程的原因是由于储能元件的存在。储能元件如电感和电容，它们在电路中的能量不能跃变，即电感的电流和电容的电压在变化过程中不能突变，所以，电路中的一个稳定状态过渡到另一个状态要有一个过程。 23.什么是叠加原理？ 在线性电路中，如果有几个电源同时作用时，任一条支路的电流（或电压）是电路中各个电源单独作用时，在该支路中产生的电流（或端电压）的代数和。在运用叠加原理时对电压源应视作短路状态，而对于电流源 ，应视作开路状态。 电路的基本构成 电路的形式是多种多样的 ,最典型的例子是电力系统 ,其电路示意图如图所示 : 发 电 机 升压 变压器 输送电 降压变压器
13、配电柜 电灯 电动机 电炉 其中配电柜通过各种开关将电流分配到各个负载 ,各种开关有断路器、刀开关、熔断器、塑壳开关、交流接触器、控制继电器、主令电器等。 由上边简图可见 ,发电 -输电 -配电构成了一个有机的不可分的网络 ,简称电 网。 电厂发出的电能经过升压向远方输送之后 ,从110KV 开始 ,直至 10KV(含 6KV、 3KV),通过枢纽变电所 (站 ),把电能逐级降压 ,逐级分配 ,这一部分称为高压配电 ;而 0.4KV 以下网络则称为低压配电 。 根据电网的发展 、 电力体制的改革和电力市场的需要 ,并根据外国的经验电力权威人士分析指出 :将把 10KV(含 6KV、 3KV)高
14、压配电从高压配电网中划分出来 ,称为中压配电 ;中压配电的电压将提高到20KV。 . 那么这个电路有什么作用呢 ?它 (电路 )的作用是实现电能的传输和转换 ,整个电路包括电源、负载和中间环节三个组成部分。其中 : 发电机是电源 ,是供应电能的设备 ,它把热能、水能或原子能转换为电能 .除 发电机外 ,电池也是常用的电源。 电灯、发动机、电炉等都是负载 ,是取用电能的设备 ,它们分别把电能转换为光能、机械能、热能等。 变压器和输电线是中间环节 ,是联接电源和负载的部分 ,它起传输和分配电能的作用。 此外 ,电路还有另一种作用是传递和处理信号。 日常常用低压电器的基本概念 低压电器是指用于额定电
15、压交流 1200V 或直流 1500V 以下的电路内起通断、保护、控制、转换或调节作用的电器。 低压电器根据它在电气线路中所处的地位和作用 ,可分为低压配电电器 (也称低压开关 )和低压控制电器两大类 ,按照它的动作方式可分为自动 切换电器和非自动切换电器两类。配电电器是指断路器、熔断器、万能开关和转换开关 ;控制电器是指接触器、控制继电器、起动器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器和电磁铁。低压电器的分类及用途见下表 。 表中基本分类均属于一般用途的低压电器 ,为满足某些特殊场合的需要 (如防爆 、 化工 、 航空 、 船舶 、 牵引 、 热带等 ),在各类电器的基础上还有若干派生电器 。 各
16、种类型电器的主要产品及用途见下表 : 分类名称 主 要 品 种 用 途 配 电 电 器 断路器 万能式空气 断路器 塑料外壳式断路器 限流式断路器 直流快速断路器 漏电保护断路器 用做线路的过载、短路 .漏电或欠压保护 ,也可用作不频繁操作电路 . 熔断器 有填料熔断器 无填料熔断器 自复熔断器 快速熔断器 用做线路和设备的短路和过载保护 刀形开关 熔断器式刀开关 板用刀开关 隔离刀闸 负荷开关 用做电路隔离 ,也能分断与接通电路的额定电流 转换开关 组合开关 换向开关 主要作为两种及以上电源或负载的转换和通断电路之用 控 接触器 交流接触器 直流接触器 真空接触器 半导体接触器 用于远距离频
17、繁地起动或控制交、直流电动机 ,以及接通、分断正常工作的主电路和控制电路 控制继电器 电流继电器 电压继电器 时间继电器 中间继电器 热过载继电器 温度继电器 主要用于控制系统中 ,作控制其它电器或作主电路的保护之用 . 制 电 器 起动器 电磁起动器 手动起动器 直接 (全压 )起动器 自耦减压起动器 Y-减压起动器 真空起动器 软起动器 变频器 用作交流电动机的起动或正反向控制 . 控制器 凸轮控制器 平面控制器 鼓形控制器 用 于电器控制设备中转换主回路或励磁回路的接法 ,以达到电动机起动、换向和调速的目的 . 主令电器 按钮 限位开关 微动开关 万能转换开关 脚踏开关 接近开关 程序开
18、关 主要用于接通、分断控制电路 ,以发布命令或用作程序控制 . 电阻器 铁基合金电阻器 用作改变电路参数或变电能为热能 . 变阻器 励磁变阻器 起动变阻器 频敏变阻器 主要用于发电机调压以及电动机的平滑起动和调速 . 电磁铁 起重电磁铁 牵引电磁铁 制动电磁铁 用于起重、操纵或牵引机械装置 . 下面是几种常见低压电器的简析 : 1.低 压配电电器 (1).板用刀开关 它是应用在低于 500V 以下电路隔离的开关。 (2).负荷开关 负荷开关是可以用来分断一般负载电流、变压器空载电流、长距离空载线路和空载电缆线路电容器组的电容电流。与熔断器联合使用以后 ,则可开断短路电流 ,不大的过载电流可由负荷
