电气工程师辅导资料：电气基础理论知识2

　　5. 什么是交流电的相位，初相角和相位差? $lesson$

　　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：(ωt+ψ)

　　上式为正弦电势的一般表达式，也称作瞬时值表达式。式中：

　　ωT+ψ -----------------相位角，即相位;

　　ψ ---------------初相角，即初相。表示t=0时的相位。

　　在一台发电机中，常有几个线圈，由于线圈在磁场中的位置不同，因此它们的初相就不同，但是它们的频率是相同的。另外，在同一电路中，电压与电流的频率相同，但往往初相也是不同的，通常将两个同频率正弦量相位之差叫相位差。

　　6. 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。

　　容抗的单位是欧姆。

　　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。

　　7. 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。

　　8. 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。

　　9. 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。

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