最基本的電工基礎(chǔ)知識(shí)

1、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(méi)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

2、不是電路實(shí)際消耗的功率，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?lè)较蛐D(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?lè)较蛐D(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A、Bo、Co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

3、電場(chǎng)力所做的功；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(kāi)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

4、區(qū)分各相，黃色表示A相，綠色表示 B相，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、諷即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=o 時(shí)的相位角。9. 什么是并聯(lián)諧振 ?其特點(diǎn)是什么 ? （3

5、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

6、、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

7、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，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

8、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

9、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

10、、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3?（ 2分） 答案:該交流電的頻率f = 1/T =

11、1 / 0.02 = 50Hz3 = 2 n f = 2 X 3.14 X 50= 314(rad /s) 答：其角頻率為314rad / s。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 R= 16Q，感抗Xl = 12Q。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Uph= Ua pp= 380V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(kāi)路電壓U0c= 10V。當(dāng)外電阻R= 5Q時(shí)，電源

12、的端電壓U= 5V。求電源的內(nèi)阻R 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R的串聯(lián)模型來(lái)等效，即US = UOc = 10V U = RI = RUUs = 5（V）艮+R，則R= 5 Q答：電源的內(nèi)阻R為5Q。4. 已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r0=0.1 Q ,負(fù)載電阻R=3.9Q，求電路中的電流I，電源內(nèi)阻 ro上的電壓降Ub及電源端電壓Uo（ 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 o5. 有50卩F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：Xc= 1/（2 n f

13、C ） =1/ （2X 3.14 X 50X 50X 10-6） =63.69（ Q）Q=U 2/Xc=2202/63.69 760（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R= 20 Q，L= 0.5H，C= 100uF，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Xl=Xc，即Xl= 2 n f L = X= 1/（2 n f C ），貝Uf = 22.52（Hz）答：諧振頻率為22.52Hzo7. 某戶內(nèi)裝一日光燈照明，電路如圖所示。已知其端電壓 U= 220V，頻率f = 50Hz,日光燈 的功率P= 20W開(kāi)燈

14、后，電路中通過(guò)的電流丨=0.3A。試求該電路的等效電阻R以及電感L、功率因數(shù)cos 1?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P= i2r,則Z=Jr2 + X，則已知 cos 1 = 0.303高到0.85，需并聯(lián)電容器1 = 了2.36 ； cos 2= 085 ,2 = 31799 ，如果將功率因數(shù)提答：需要并聯(lián)3.32 F的電容器；R為222Q, L為2.23H，cos 1為0.303。8. 如下圖所示，已知U= 200V, R=50Q R=R=100Q ,求各電阻中的電流。（2分）答案：L_| ZJ、o3分)9. 一單相電動(dòng)機(jī)接

15、在220V 50Hz的交流電源上,答案：Xl= 2n fL = 2X 3.14 X 50X 0.5 = 157( Q)Z R XL2. 402 1572 162 ( Q)已知R= 40Q, L= 0.5H，試求該電動(dòng)機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、視在功率。（I= U/Z= 220/162 = 1.36（A）P = I 2 R= 1.36 2 X 40= 73.98（W）2 2Q= I Xl= 1.36 X 157= 290.39（var）S= 12Z= 1.36 2X 162= 299.64（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

16、。10. 某星形連接的對(duì)稱三相電路，電源電壓為 380V,每相負(fù)荷的電阻為60Q,電抗為80Q,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 Z= 3+ j4 Q,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(kāi)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(kāi)時(shí)答：在三相四線制電路中，A相斷開(kāi)時(shí)，中線電流為44A;若接成三線制，A

17、相斷開(kāi)時(shí)， B C兩相線電流均為38A。繪圖題（33分）1. 畫出單相正弦交流電壓U= Usin 3 t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, Q, 1, S ；電容器Q并聯(lián)后線路參數(shù)為P, Q2, 2, S。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

18、. 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1-8&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=IphUM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XLXC（3分）答案：如圖1-12所示。1OR-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：B =S/Se式中：S計(jì)算負(fù)荷容量（kVA； Se變壓器容量（kVA；B負(fù)荷率（通常取80%90%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)l=0.06S （變壓器容量*0.06 ）或：l=S/U*cos