最基本的電工基礎(chǔ)知識(shí)

1、9簡(jiǎn)答題(共48分)1.同一根導(dǎo)線的交流電阻和直流電阻為什么不一樣? （3分）答案：當(dāng)交流電通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線截面內(nèi)的電流分布密度是不相同的，越接近導(dǎo)體中心，電流密度越小，在導(dǎo)體表面附近電流密度則越大，這種現(xiàn)象叫作集膚效應(yīng)。頻率越高，這種現(xiàn)象表現(xiàn)得越突出。由于這種集膚效應(yīng)的結(jié)果，使導(dǎo)線有效截面減小，電阻增大。當(dāng)直流電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，卻沒有這種現(xiàn)象。所以，同一根導(dǎo)線的交流電阻大于直流電阻。2.什么是有功功率、無(wú)功功率和視在功率？(3分) 答案:有功電流和電壓產(chǎn)生的功率稱為有功功率，用P表示。 無(wú)功電流和電壓產(chǎn)生的功率稱為無(wú)功功率，用Q表示。 電壓U和電流I的乘積UI雖有功率的量綱，但不是電路實(shí)際消耗

2、的功率，所以稱為視 在功率，用字母S表示。3.何謂正序電壓、負(fù)序電壓和零序電壓? （3分）答案：正序電壓是一組對(duì)稱的電壓相量，其頻率相同，大小相等，相位互差120°，一般用A1、B1、C1表示。其相序是順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的A1-B1-C1。負(fù)序電壓是一組對(duì)稱的電壓相量，其頻率相同，大小相等，相位互差120°，一般用A2、B2、C2表示。其相序是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的A2-B2-C2。零序電壓是一組電壓相量，其頻率相同，大小相等，相位一致，一般用A0、B0、C0表示。 4.電動(dòng)勢(shì)與電壓有什么區(qū)別？它們的方向是怎么規(guī)定的？（3分）答案：電動(dòng)勢(shì)是將外力克服電場(chǎng)力所做的功，而電壓則是電場(chǎng)力所

3、做的功；電動(dòng)勢(shì)的正方向?yàn)殡娢簧姆较?，電壓的方向?yàn)殡娢唤档姆较颉?.什么是變壓器的空載損耗? （3分）答案：變壓器的空載損耗指變壓器二次繞組開路，一次繞組加上額定頻率的額定電壓時(shí)產(chǎn)生的有功功率損耗。也稱為鐵損。 6.什么是相序？（3分）答案：三相交流電依次達(dá)到正最大值（或相應(yīng)零值）的順序稱為相序，順時(shí)針按A-B-C的次序循環(huán)的相序稱為順序或正序，按A-C-B的次序循環(huán)的相序稱為逆序或負(fù)序，相序是由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向決定的。三相發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)發(fā)電時(shí)或用三相電驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮相序的問(wèn)題，否則會(huì)引起重大事故，為了防止接線錯(cuò)誤，低壓配電線路中規(guī)定用顏色區(qū)分各相，黃色表示A相，綠色表示B相

4、，紅色表示C相。 7.什么叫三相四線制？（3分）答案:三相四線制是帶電導(dǎo)體配電系統(tǒng)的型式之一。三相指U、V、W（即A、B、C）三相， 四線指通過(guò)正常工作電流的三根相線和一根N線(中性線)，不包括不通過(guò)正常工作電流的PE線（保護(hù)接地線）。8.分別簡(jiǎn)述幅值、頻率和初相位的基本概念。（3分）答案：幅值、頻率和初相位是確定正弦量的三要素，它們反映了正弦量的特點(diǎn)，其中幅值決定正弦量變化的范圍，頻率決定正弦量變化的快慢，一般用每秒鐘內(nèi)電流方向改變的次數(shù)來(lái)表示。初相位決定正弦初始狀態(tài)，即t=0時(shí)的相位角。9.什么是并聯(lián)諧振?其特點(diǎn)是什么? （3分）答案：在電阻、電感、電容的并聯(lián)電路中，出現(xiàn)電路端電壓和總電流

5、同相位的現(xiàn)象，叫并聯(lián)諧振。它的特點(diǎn)是：并聯(lián)諧振是一種完全的補(bǔ)償，電源無(wú)需提供無(wú)功功率，只提供電阻所需的有功功率；諧振時(shí)，電路的總電流最小，而支路的電流往往大于電路的總電流，因此，并聯(lián)諧振也稱電流諧振。 發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，在電感和電容元件中會(huì)流過(guò)很大的電流，因此會(huì)造成電路的熔絲熔斷或燒毀電氣設(shè)備等事故。10.什么是功率因數(shù)？（3分）答案：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值。即：cos=P/S功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都

6、小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對(duì)用電單位的功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。11.串聯(lián)電路有何特點(diǎn)?主要應(yīng)用在哪些方面? （3分）答案：串聯(lián)電路有如下特點(diǎn)：（1）串聯(lián)電路中，流過(guò)各電阻的電流相同。（2）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻上電壓降之和。（3）串聯(lián)電路的總電阻為各電阻之和。由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可以看出：如果在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，那么電路的等效電阻就要增大，在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減少。所以，串聯(lián)電阻可起到限制電流的作用，

7、如大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在回路串人一個(gè)啟動(dòng)電阻，可減小啟動(dòng)電流。串聯(lián)電阻的另一個(gè)用途就是可起到分壓的作用，如電阻分壓器和多量程電壓表，就是利用這個(gè)原理做成的。12.什么是最大運(yùn)行方式?什么是最小運(yùn)行方式? （2分）答案：最大運(yùn)行方式，是指在最大運(yùn)行方式運(yùn)行時(shí)，具有最小的短路阻抗值，發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流最大。最小運(yùn)行方式，是指在最小運(yùn)行方式運(yùn)行時(shí)，具有最大的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小。13.什么是保護(hù)接地與保護(hù)接零？（2分）答案：將電氣設(shè)備的外殼和在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間用導(dǎo)將電氣設(shè)備的金屬外殼與三相四線制供電系統(tǒng)的零線相連接，叫保護(hù)接零。14.什么是負(fù)載？（2分）答

8、案：負(fù)載是取用電能的裝置，也就是用電設(shè)備。連接部分是用來(lái)連接電源與負(fù)載，構(gòu)成電流通路的中間環(huán)節(jié)，是用來(lái)輸送，分配和控制電能的。15.什么是三相交流電？（2分）答案：三相交流電是電能的一種輸送形式，簡(jiǎn)稱為三相電。三相交流電源，是由三個(gè)頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢(shì)組成的電源。三相交流電的用途很廣，工業(yè)中大部分的交流用電設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)，都采用三相交流電。16.什么是零線、火線？（2分）答案：一般家庭使用的電源線是由兩根導(dǎo)線組成的，其中一根叫相線（俗稱火線），一根叫零線（即中性線）。正常情況下，零線電位為零，相線與零線之間的電壓為220伏。零線一般都與大地直接連接，零

9、線與大地的電位是相等的。17.什么是斷路與短路？（2分）答案：電氣設(shè)備在正常工作的時(shí)候，電路中的電流由電源的一端經(jīng)過(guò)電氣設(shè)備回到電源的另一端形成閉合回路。如果將電流的回路切斷或者因某種原因發(fā)生斷線，電路中電流不能流通，電路不能形成閉合回路，這就叫做斷路。電源的兩端不經(jīng)過(guò)任何電器設(shè)備，直接被導(dǎo)線連通叫做短路。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，電路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)非常大的電流，這叫做短路電流。短路電流可能增大到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許的限度，使導(dǎo)線劇烈升溫，甚至引燃導(dǎo)線、燒毀電氣設(shè)備，引起火災(zāi)。18.為什么低壓網(wǎng)絡(luò)中普遍采用三相四線制供電? （3分）答案：由于三相四線制供電可以同時(shí)獲得線電壓和相電壓兩種電壓，這對(duì)于用電者來(lái)說(shuō)是比較方

10、便的。在低壓網(wǎng)絡(luò)中，常采用動(dòng)力負(fù)荷與照明負(fù)荷混合供電，即將380V線電壓供三相電動(dòng)機(jī)用，220V相電壓供照明和單相負(fù)荷用。另外，在三相負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)，因中性線的阻抗很小，所以也能夠消除因三相負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)中性點(diǎn)的電壓位移，從而能保證負(fù)荷的正常工作。所以綜上所述，三相四線制供電獲得廣泛的應(yīng)用。計(jì)算題（32分）1.一正弦交流電的周期是0.02s，試求該電流的角頻率？（2分）答案:該交流電的頻率 f1/T = 10.0250Hz 2f2×3.14×50314(rads) 答：其角頻率為314rads。2.有一三相對(duì)稱負(fù)荷，接在電壓為380V的三相對(duì)稱電源上，每相負(fù)荷的電阻R16，感抗

11、XL12。試計(jì)算當(dāng)負(fù)荷接成星形和三角形時(shí)的相電流、線電流各是多少? （3分）答案：解：負(fù)荷接成星形時(shí)，每相負(fù)荷兩端的電壓，即相電壓為 負(fù)荷阻抗為 每相電流(或線電流)為 負(fù)荷接成三角形時(shí)，每相負(fù)荷兩端的電壓為電源線電壓，即 UphUpp380V 流過(guò)每相負(fù)荷的相電流為 流過(guò)每相的線電流為 3. 某電源的開路電壓Uoc10V。當(dāng)外電阻R5時(shí)，電源的端電壓U5V。求電源的內(nèi)阻Rs的值。（2分）答案：解：該電源可用電壓為Us的理想電壓源與內(nèi)阻Rs的串聯(lián)模型來(lái)等效，即 UsUoc10V ，則 Rs5 答：電源的內(nèi)阻Rs為5。4.已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r0=0.1,負(fù)載電阻R=3.9，求電路中

12、的電流I，電源內(nèi)阻r0上的電壓降U0及電源端電壓U。（3分）答案：答：電路中的電流為3A, 電源內(nèi)阻上的電壓降為0.3V，電源端電壓為11.7 V。5.有50F的電容器上，加頻率為50Hz的交流電壓220V，求其無(wú)功功率Q？（2分）答案: XC1(2f C) =1/（2×3.14×50×50×10-6）=63.69() Q=U2/Xc=2202/63.69760(var)答：該電容器上的無(wú)功功率約等于760var。6.有R、L、C串聯(lián)電路，其中R20，L0.5H，C100uF，該電路諧振頻率為多少赫茲(保留兩位小數(shù))？（2分）答案：發(fā)生諧振條件為XLXC

13、，即XL2f LXC1(2f C)，則f22.52(Hz) 答：諧振頻率為22.52Hz。7. 某戶內(nèi)裝一日光燈照明，電路如圖所示。已知其端電壓U220V，頻率f50Hz，日光燈的功率P20W，開燈后，電路中通過(guò)的電流I0.3A。試求該電路的等效電阻R以及電感L、功率因數(shù)?如果要將該電路的功率因數(shù)提高到0.85，問(wèn)需要并聯(lián)一個(gè)多大的電容器C? （6分）答案：解：已知PI2R，則，則 已知 ，；，如果將功率因數(shù)提高到0.85，需并聯(lián)電容器 答：需要并聯(lián)3.32的電容器；R為222，L為2.23H，為0.303。8.如下圖所示，已知U200V，R=50,R1=R2=100,求各電阻中的電流。（2分

14、）答案：9.一單相電動(dòng)機(jī)接在220V、50Hz的交流電源上，假設(shè)該電動(dòng)機(jī)的等效電路圖如下圖所示。已知R40，L0.5H，試求該電動(dòng)機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、視在功率。（3分）答案: XL2fL2×3.14×50×0.5157() () IU/Z220/1621.36(A) PIR1.36×4073.98(W) QI2XL1.362×157290.39(var) SI2Z1.362×162299.64(VA) 答：該電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率為73.98W，無(wú)功功率為290.39var，視在功率為299.64VA。10.某星形連接的對(duì)稱三相電路

15、，電源電壓為380V，每相負(fù)荷的電阻為60，電抗為80，求相、線電流的大小及三相的總有功功率、無(wú)功功率、視在功率和功率因數(shù)。（4分）答案：相(線)電流大小為11.已知星形連接的三相對(duì)稱電源，接一星形四線制平衡負(fù)載Z3j4，若電源線電壓為380V，問(wèn)A相斷路時(shí)，中線電流是多少?若接成三線制(即星形連接不用中線)，A相斷路時(shí)，線電流是多少? （3分）答案：解：在三相四線制電路中，當(dāng)A相斷開時(shí)，非故障相的相電壓不變，相電流也不變，這時(shí)中線電流為 若利用三線制，A相斷開時(shí)答：在三相四線制電路中，A相斷開時(shí)，中線電流為44A；若接成三線制，A相斷開時(shí)，B、C兩相線電流均為38A。繪圖題（33分） 1.

16、畫出單相正弦交流電壓UUmsint的波形示意圖。（3分）答案：如圖1-1所示。圖1-12.畫出電纜行波等效阻抗示意圖。（3分）答案：如圖1-2所示。圖1-23電容器并聯(lián)在電感性負(fù)荷的線路上，可減少無(wú)功功率的輸送，從而提高功率因數(shù)。并聯(lián)前線路參數(shù)為P，Q1，1，S1；電容器Q，并聯(lián)后線路參數(shù)為P，Q2，2，S2。試畫出并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)示意圖。（3分）答案：并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)示意圖如圖1-3所示。圖1-34畫出阻抗、電壓及功率三角形。（3分）答案:電阻、電壓、功率三角形如圖1-4所示。圖1-45試畫出電壓表經(jīng)電壓互感器接入的測(cè)量電路圖(用兩臺(tái)電壓互感器測(cè)量三相電壓)。（3分）答案：電壓表

17、經(jīng)兩臺(tái)電壓互感器接入測(cè)量三相電壓電路圖如圖1-5所示。圖1-56畫出電阻和電感串聯(lián)接線電路圖、相量圖。（3分）答案:電阻和電感串聯(lián)電路圖、相量圖如圖1-6所示。 (a)電路圖；(b)相量圖圖1-67根據(jù)圖1-7所示電路，畫出電壓 U 和電流 I 的相量圖。（3分）圖1-7答案:相量圖如圖1-8所示。圖1-88。畫出三相三線平衡負(fù)荷的星形聯(lián)結(jié)圖，并寫出其線電壓與相電壓、線電流與相電流之間的關(guān)系。（3分）答案:如圖1-9所示 I1=IphU1=Uph wV圖1-99. 畫出單相橋式整流電路圖。（3分）答案：如圖1-10所示。圖1-1010. 畫出單相全波整流電路圖。（3分）答案：如圖1-11所示。圖1-1111. 用圖表示電阻、電感、電容串聯(lián)電路中，電流與電壓的相位關(guān)系(設(shè)置XL>XC)。（3分）答案：如圖1-12所示。圖1-12根據(jù)電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，變壓器容量應(yīng)根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇，對(duì)平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺(tái)變壓器，負(fù)荷率一般取85左右。 即：=S/Se 式中：S計(jì)算負(fù)荷容量（kVA）；Se變壓器容量（kVA）；負(fù)荷率（通常取8090）可以用經(jīng)驗(yàn)公式：10KV/0.4KV變壓器 低壓側(cè) I=1.5S(變壓器容量*1.5） 高壓側(cè) I=0.06S（變壓器容量*0.06）或：I=S/U*cos（變壓器容量1000除以電壓0.4再乘以