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一些电工基础知识

 张齐友

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1.什么是单相交流电?它的特点是怎样的?

  交流电是指其电动势、电压、电流的大小与方向随时间按一定规律做周期性的变化。单相交流电是线圈在磁场中运动旋转,切割磁力线产生感应电动势而形成的。

  单相交流发电机就是只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势的发电机。由单相交流发电机发出的电就为单相交流电。

2.什么是正弦电?它的特点是怎样的?

  随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压、正弦电流。正弦电流的数字表达式为

  i(t)=Imsin(ωt+φi)

  式中,三个常数Im、ω、φi称为正弦量的三要素:Im为正弦电流的振幅,它是正弦电流在整个变化过程中所能达到的最大值;ω为正弦电流i的角频率,反映正弦量变化快慢的要素;φi为正弦电流i的初相角(初相),它是正弦量t=0时刻的相位角,它的大小与计时起点的选择有关。正弦量随时间变化的核心部分是(ωt+φi),它反映了正弦量的变化进程,称为正弦量的相角或相位,ω就是相角随时间变化的速度,单位是rad/s。

3.交流电基本物理量的特点是怎样的?

  瞬时值:电动势、电流、电压瞬时的值称为瞬时值,分别用符号e(电动势)、u(电压)、i(电流)表示。

  最大值:交流电的最大值也叫作振幅。分别用符号Em、Im、Um表示。

  周期:交流电每交变一次(或一周)所需时间,用符号T表示,常见单位为秒,用字母s表示。

  频率:交流电每秒交变的次数或周期叫做频率,用符号f表示,单位是Hz。

  角频率:单位时间内的变化角度,用ω表示,单位为rad/s(弧度每秒)。

  相位:正弦电流数学表达式i(t)=Imsin(ωt+φi)中的ωt+φi为相位,它反映了正弦量变化的进程。

  初相位:t=0时相位φi是正弦量的初始值。

  相位差:在任一瞬间,两个同频率正弦交流电的相位之差叫相位差。

  有效值:正弦交流电的大小与方向随时在变,将它在一个周期内产生的平均效应换算成在量值上与之相等的直流量,该值就叫做交流电的有效值。

  4.怎样分析正弦电路电流的相位差?

  分析正弦电流电路需要比较同频率正弦量的相位。设任意两个同频率的正弦量:

  i1(t)=I1msin(ωt+φ1);i2(t)=I2msin(ωt+φ2)

  它们间的相位差用φ表示,即

  φ=(ωt+φ1)-(ωt+φ2)=φ1-φ2

  如果φ>0,说明i1超前i2,称i1超前i2一个相位角φ,或者说i2滞后i1一个相位角φ。如果φ<0,说明i1滞后i2一个相位角φ。如果φ=±180°,说明它们的相位相反,即反相。如果φ=0,说明i1与i2同时达到最大值,说明它们是同相位的,即同相。

  5.什么是三相交流电路?它的特点是怎样的?

  三相交流电就是在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动,电路里就产生三个交变电动势。这样的发电机叫三相交流发电机,发出的电叫三相交流电,每一单相称为一相。

  三相交流电具有转速相同、电动势相同、线圈形状匝数相同、电动势最大值(有效值)相等的特点。

  6.什么是三相四线制?什么是三相五线制?

  我国交流低压三相(380V/220V)电力系统,目前采用的供电方式主要有三相四线制(TN-C型)、三相五线制(TN-S型)和三相四线/五线混合制(TN-C-S型)。

  在五六十年前,我国工厂、住宅普遍采用三相四线制(TN-C型)。此种方式的最大优点是成本低,省钱。只需要4根导线,就可以完成三相供电。注意:此系统用电设备的金属外壳必须独立,单独、直接连接至PEN线!

  目前,我国办公楼、商厦、住宅和很多工厂,大多采用三相五线制(TN-S型)。此种供电方式的安全、可靠和抗干扰性能,远优于三相四线制,被广泛地采用。注意:此系统的用电设备的金属外壳都采用保护接“独立保护零线(PE线)”的方式!

  而三相四线/五线混合制(TN-C-S型),是一种过渡型的供电方式。其安全和抗干扰性能,低于三相五线制,高于三相四线制。注意:此系统的用电设备金属外壳采用保护接“独立保护零线(PE线)”的方式!

  7.相线需要采用什么颜色?

  相线一般采用黄色、绿色、红色的电线。下面以进建筑物的用户房屋为例进行介绍。

  1)三相电源引入三相电能表箱内时,相线一般采用黄色、绿色、红色三色电线。

  2)如果用户采用的是三相电能表,则从三相电能表箱引入到住户配电箱的电线颜色需要与进三相电能表箱的相线颜色一致。

  3)单相电源引入单相电能表箱时,相线一般可以选择黄色、绿色、红色三色电线中的任一种。

  4)由单相电能表箱引入到住户配电箱的相线,其相线颜色没有必要与所接的进户线相线颜色完全一致,但是相线颜色选择要正确。

  5)用户配电箱到各房间的相线如果采用的是单相,则可以选择黄、绿、红中的任意一种。如果采用的是单相分组,则不同组相线可以采用不同颜色的电线。

  6)用户配电箱到各房间的相线如果采用分相的,则需要考虑三相平衡问题,三相需要采用不同颜色的电线。

  7)普通住户一般采用的是单相到各房间。

  8.中性线需要什么颜色?

  中性线需要采用的颜色的要求如下:

  1)中性线一般宜采用淡蓝色的绝缘电线。也就是说,在条件允许时首先应选择淡蓝色电线。

  2)一些国家中性线也可以选择白色电线。如果建筑物采用了白色作为中性线,则该建筑物内所有的中性线都应选择白色电线。

  3)如果中性线的颜色是淡蓝色,则相线颜色不宜采用绿色电线,而应采用红色或黄色电线。

  9.保护地线需要采用什么颜色?

  保护地线一般可以采用黄绿相间色的绝缘电线。

  10.电缆、护套线选择时需要注意颜色吗?

  电缆、护套线选择时需要注意颜色。因为有的工程师需要用的三相照明电缆三根相线是同色线,而有的工程用的单相三芯照明电缆导线是黄、绿、红三色的。

  11.什么是断路器?它的工作原理是怎样的?

  断路器也称空气开关、自动开关。断路器的原理是:当工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下,自动切断电路。

  12.断路器的类型有哪几种?

  1)断路器的负载有配电线路、电动机、家用与类似家用(照明、家用电器等)三大类,对应的断路器分别有配电保护型、电动机保护型、家用及类似家用保护型的断路器。

  2)配电型断路器可以分为A类、B类。A类为非选择型,B类为选择型。

  13.断路器的特点是怎样的?

  部分断路器的特点如下:

  1)配电型断路器:配电型断路器有A类非选择型、B类选择型。选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延时、短路瞬时的三段保护特性。万能式断路器又称框架式断路器。例如DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CM1、TM30、HSM1等系列,万能式DW15、DW17的某些规格因仅有过载长延时、短路瞬时的二段保护,属于非选择型A类断路器。DW15系列、DW17(ME)系列、AH系列、DW40、DW45系列中大部分是B型。要达到选择型保护要求,上一级的断路器需要选用具有三段保护的B型断路器。

  2)电动机保护型断路器:直接保护电动机的电动机保护型断路器只要有过载长延时、短路瞬时的两段保护型即可,也就是说电动机保护型可以选择A类断路器。

  3)家用及类似家用保护型断路器:家用和类似场所的保护也是一种小型的A类断路器,典型产品有C45N、PX200C、HSM8等型号。

  14.断路器的极性与表示方法是怎样的?

  1)单极220V,切断相线。

  2)双极220V,相线零线同时切断。

  3)三极380V,三相线全部切断。

  4)四级380V,三相相线一相零线全部切断。

 


 

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