电路基础、用电设备

电路基础电路基础 1 什么叫电流 它的方向是如何规定的 大量电荷的正向运动形成电流 正电荷运动的方向规定为电流的方向 2 2 秒内通过一导体横截面的电量是 10 库伦 电流强度是多大 5A 3 A B 两点间的电位各为 20V 和 6V 那么这两点间的电压为多少 14V 4 电路中 A B 两点间的电压是 10V A 点电位是 2V 那么 B 点电位是多少 8V 5 一负载两端电压为 10V 通过它的电流是 5A 那么它的功率是多少 1 小时 内电流做的功又是多少 50W 180000J 6 2000 瓦塔的用电器使用 10h 消耗多少千瓦时的电能 20kwh 7 一导线的电阻为 10 欧姆 长 60m 导体横截面为 4 平方毫米 求导体的电阻 率 答 m 105 1 L RS 8 8 导体电阻大小与 A 无关 A 导体电流 B 导体长度 C 导体截面 D 导体材料 9 两电阻串联的电路 已知端电压为 220V 总电阻为 10 欧姆 求 1 流过电路的电流 I 2 若 U1 为 30 欧姆 求电阻 R1 大小 答 1 I 22A 2 R1 欧姆 11 15 10 已知电路等效电阻为 试画满足此关系的电路图 23 1 23 R R RR RR 答 R2R3并联再跟 R1串联 11 节点电流定律表达式 回路电压定律 II 入出 0U 12 已知一节点 A 流入节点的电流 I1 2A I2 5A I3 未知 流出节点的电流 I4 4A 求 I3 的大小 答 1A 13 若 f 50Hz 则 T 0 02s w 100 rad s 14 试确定 u 10sin wt 90 V i 10sin wt 30 A 的相位关系 答 电压超前电流 60 15 R 10 u 100sin 1000t 30 V 求 i2 答 i 10sin 1000t 30 A2 16 L 10mH u 100sin 1000t 30 V 求 i2 答 i 10cos 1000t 30 A 电压超前电流 90 2 17 一电感元件 若 U 100V I 5A 则无功功率 Q 500VA 瞬时功率最大值 P 500VA 18 C 100uF u 100sin 1000t 30 V 求 i2 答 i 10cos 1000t 30 电流超前电压 90 2 19 一电容元件 若 U 100V I 5A 则无功功率 Q 500 VA 瞬时功率最大 值 P 500 VA 20 i 10 2sin wt A R 3 XL 4 求 U UR UL 答 U UR 30 2sin wt UL 40 2sin wt wtsin250UU 2 L 2 R 21 U 100V I 5 2A 则 45 P 500W Q 500W 22 U 100V I 5 2A 则 45 S 500 2VA 2 2 1 三角形连接三相电源相电压 Ul和线电压 Up的关系为 相等 2 三相电路中 正序是指 A 向超前 C 相 240 3 对称三相交流量之间的相位互差 120 4 在三相电路中 A A 三相电压的向量和必为零 B 三个相电压的有效值和必为零 C 三个线电流的向量和必为零 D 三个相电流的向量和必为零 5 三相电源星型连接 线电压 Ul与相电压 UP的关系为 A A B 3 2 C D 3 6 三相对称三角形负载 接至三相电源 线电流与相电流之比为 A A B C 1 D 3 1 2 1 1 3 P44 已知线电压为 380V 的三相电源 三相电动机每相绕组的额定电压为 220V 三相电动机应如何接 A 星型连接 P47 1 三相电路中 两根相线之间的电压称为相电压 2 三相平衡电路中 若两相的电流均为 10A 则另一相电流也为 10A 3 三相电路中 对三角形连接负载有 3 4 若三相负载电阻大小相等 则称三相对称负载 5 三相电动机没想绕组的额定电压为 380V 三相电源线的电压为 380V 电 动机绕组应以三角形连接方能正常工作 6 负载为三角形连接的三相对称电路 各负载电压时三相电源相电压 7 三相电路中 三个线电流的向量和必为零 8 三相负载以三角形连接 接至对称三相电源 如果三相负载对称 则线电 流对称 如果三相负载不对称 则线电流也不对称 9 对称三相电路中 各相电流向量和为零 各相电压瞬时值的和也为零 10 三相对称 Y 形负载 各线电流为 10A 各相电流也为 10A 11 三相对称电路 无论负载以星型或三角形连接 都可以用计 3 cos 算三相电路的有功功率 12 不对称三相四线制 中线电流为零 13 三相不对称负载作星形连接时 必须接中线 同时中线上还必须安装开关 或熔断器 14 以三角形连接的三相负载 每相负载电压等于相电压吗 不等于 15 三相负载以星形连接的三相电路 线电流与相电流是否相等 写出他们的 关系式 A 相等 16 如果三角形三相负载对称 相电流是否对称 线电流又是否对称 A 对称 对称 17 某大楼电灯忽然发生第二层和第三层所有灯都暗下来 而第一层楼电灯亮 度 试问这是什么原因 大楼的电灯是何连接 A 三角形连接 其中有一相线电流变小 18 教学楼有 220V 30W 的日光灯 660 个 日光灯怎么接入 380V 三相电路 三相负载是否对称 A 1 每 220 个灯并联 分三组 三组灯以星型连接在一起 再接入 380V 三相电路 2 对称 用电设备用电设备 1 电动机 P189 2 电力牵引 电力牵引的特点 1 电力牵引因不受自带能源设备的限制 由大容量电力系统供电 具 有功率大 速度高 过载能力强 输送能力大等特点 可满足高 速 重载 大运量铁路干线和陡坡 长大隧道的山区铁路运输的 需要 2 广泛地选择和经济合理地使用国家能源 3 运营费用低 劳动生产率高 4 易于实现自动化 不造成环境污染 有利于改善劳动条件 电力牵引供电系统图 27 5kV 单相接触网 车上受电弓 牵引变压器 牵引整流器 牵引电机 转向架 机车车辆 电力机车能量传递过程 交流 直流 电能 机械能 牵引供电系统的组成 电力牵引供电系统一般由牵引变电所 馈电网 接触网 轨道回路 回流 线等构成 有时还设有分区亭 开闭亭 AT 所 自耦变压器供电所 架空式接触网的组成 接触导线 承力索 吊弦 定位器和支柱 3 电气照明 1 光 光是能引起视觉的辐射能 它是一种电磁波 光的波长为 380nm 780nm 范围内 不同波长的光给人的颜色感觉不同 波长长于 780nm 的辐射及短于 380nm 的辐射均不能引起视觉 前者称为红外辐射 后者称为紫外辐射 2 光通量 光在单位时间内 向周围空间辐射并引起视觉的能量 称为光通量 单位 流明 lm 人眼视觉的灵敏度可以用光谱光效能来表示 光谱光效能是光通量与相应的辐 射通量之比 单位是 lm W 所谓辐射通量是单位时间内发射 传播或接收的辐 射能 人眼对不同波长的光的灵敏度不一样 在白天或光线较强的地方 人眼 对黄光 绿光最为灵敏 红光 紫光灵敏度最小 3 发光强度 发光强度 简称光强 是光源在给定的方向上 单位立体角内辐射的光通 量 用 I 表示 单位为坎德拉 cd 4 照度 单位面积上接受的光通量称为照度 用 E 表示 单位为勒克斯 lx 晴天 正午 太阳直射时的照度 0 2 1 105lx 晴朗的满月夜 地面照度为 0 2lx 国际上 照度也有用辅透 phot 作为单位 1phot 104lx 5 亮度 亮度是光源在给定方向上单位投影面积上的发光强度 6 色温 当光源发出的光的颜色与黑体 能吸收全部光能的物体 加热到温度 Tc 所 发出的光的颜色相同或相似时 称该温度 Tc 为光源的色温度 简称色温 色温以开尔文 K 为单位 白炽灯的色温为 2400 2900K 管型氙灯的 相关色温为 5500 6000K 不同色温给人的感觉是不同的 对人的感觉而言 在色温低的暖色调灯光 如白炽灯 下 较低的照度就有舒适的感觉 而在色温较高的冷色调灯光 如荧光灯 下 则需要较高的照度才能有舒适感 7 显色性 显色指数 同一颜色的物体在具有不同光谱功率分布的光源照射下 会显出不同的颜 色 光源显现被照物体颜色的性能成为光源的显色性 光源的显色指数是指在待测光源的照射下 物体显示的颜色与物体在日光 下所显示的颜色相符合的程度 颜色失真少 显色指数高 光源显色性好 国 际上规定参照光源的显色指数为 100 显色指数分为特殊显色指数和一般显色指 数 特殊显色指数指对某一选定标准颜色样品的显色指数 符号为 Ri 一般显 色指数是指光源对 CIE 国际照明委员会 规定的 8 种颜色样品的特殊显色指 数的平均值 8 讨论卤钨灯使用注意事项 P205 卤钨灯使用注意事项 电源电压的允许偏移值为 5 瞬时起动电流大 为了使灯管温度分布均匀 防止出现低温区 以保持卤钨循环的正常进行 卤 钨灯要求水平安装 其偏差不大于 4 在工作时 其管壁温度达 600 左右 为保证钨循环 不得采用任何人工冷却措施 灯脚引线应采用耐高温的导线 灯管应远离易燃物 卤钨灯防震性差 不应使用在有震动的场所 也不应作为 移动式局部照明 9 照明器的作用 P210 照明器是指电光源和灯具组成的设备 照明器功能有 将光源的光通量进 行重新分配 以达到合理的利用 保护视力 防止或减轻高亮度光源产生的眩 光 固定和保护光源 并将灯与电源相连 美化和装饰环境 通过照明器的优 美造型和合适的外观颜色来满足人们的审美要求 其中灯具 由灯座和灯罩组成 的部分 是为特定的光源设计制造的 在选择和使用上必需使其与光源的种类和 功率等配合一致 配套使用 所以在实际应用中 照明器和灯具并无严格的界 限 也就是说 可以把照明器理解为灯具 10 电压质量的要求及改善措施 P215 电压偏移对照明器的工作不利 电压高于额定值 电光源的寿命缩短 电 压低于额定值 光源发出的光通量减少 影响视觉 所以电压升高应不超过额 定电压的105 而电压降低一般应不低于额定电压的90 对视觉要求较高的 场所 则不应低于额定电压的97 5 电压质量的改善 1 照明负荷与冲击性电力负荷不要合用一台变压器供电 2 在技术经济上合理时 照明应由专用变压器供电 3 采用有载调压变压器调压 11 照明线路的保护措施 P216 各类照明线路均应有短路保护 对下列两类线路还应有过负荷保护 在燃 烧体或有燃烧体的建筑物结构上 采用有延燃性外被层的绝缘导线明敷线路 重要仓库 住宅 公共建筑和商店 企业办公楼 有发生火灾和爆炸危险的 房间 场所的线路 对于室外照明供电线则不要求过负荷保护 所采用的保护装置一般为 熔断器 带脱扣的自动开关 带复式脱扣器的自 动开关等 12 结合生活实际状况 讨论电气照明节电技术 P217 一 选用高效电光源和灯具 在保证照明质量的前提下 降低照明用电量的根本措施就在于提高照明设 备的效率 即提高光源与灯具的效率 A 合理选择高效电光源 近几十年来 电光源技术发展很快 产品种类繁 多 功率最大的电光源为200kW 功率最小的灯泡仅有O 1W 选择电光源时 除满 足照明场所对光源的显色性要求和有一定寿命外 从节能的观点上说 主要是 选择发光效率高的电光源 从以上介绍可知 发光效率最高的是低压钠灯 可达到200lm W 其次是高 压钠灯 可达到125lm W 白炽灯只有15lm W左右 发光效率最低 根据工作 场所对照明的要求 选择显色性好 寿命长 光效高的电光源 可以取得明显 的节能和经济效益 居民家庭采用三基式荧光灯替代白炽灯是目前世界各国推 广的节电措施 B 合理选择高效灯具 由上述介绍可知灯具的作用是固定电光源 把光源 发出的光能分配到需要的方向 防止光源引起的眩光 保持光源不受外力和外 界环境产生的影响 灯具还具有装饰作用 灯具的选择对照明装置的影响很大 如选择不当 就可能使装置费用提高 电能消耗增加 甚至影响到安全生产 要合理选择灯具 必须综合考虑以下各项 1 所选灯具的类型必须与光源的类型 功率相配套 2 根据环境条件选择合适的灯具 以保证安全运行与有较高的照明效率 3 根据光强分布要求选用灯具 以达到合理利用光通量和减少电能消耗的 目的 4 从经济性方面考虑来选择灯具 这主要考虑其初次投资与年运行维护费 用 例如效率高的灯具的投资虽较高 但所需光源的功率却可以较小 从而减 小了电能的消费 二 合理地进行照明设计 照明设计包括照明方式的选择 照度的选定 照明器选择等项内容 不同 的工作场所对电气照明有不同的要求 为了满足照明需要 就有不同的照明方 式 选择照明方式时应注意 对照明方向和光照质量无严格要求的场所 宜选用 一般照明 这样可以用大功率高效光源 以减少照明器数量 节省投资资 对 需要高照度有照射方向要求的场所 宜采用局部照明 对照度 光照质量 照 射方向有不同要求的场所 宜采用混合照明 混合照明中的一般照明与局部照 明的照度比最大不能超过1 10 适合工作视觉要求的照度 是保护视力 提高劳动生产率和产品质量的重 要条件 世界各国对工作场所和工作面上的最低照度值均有规定 在确定照度 时 可按工作场所和照明对象的不同 从规定中选取 三 合理地控制照明时间 照明时间应根据需要掌握 随用随开 这是节电的一项有效措施 因此 对每一个照明设备应配置一个开关 同时再配以自动控制装置 这样就可按实 际需要来控制照明时间 开灯数量 以消灭长明灯 如路灯可采用光电照明控 制 楼道和走廊可采用光控 声控或延时自停开关等 四 充分利用自然光 充分利用太阳光是实现照明节电的重要部分 在设计建筑物采光时 选择 效率高 性能好的采光方式 是充分利用自然光的基础 在室内装饰时 采用 反射系数高的装饰材料 以便有效利用自然光 此外 利用夏季光照时间长的 特点 实行夏时制也是节约照明用电的一项有效措施 五 加强对照明装置的管理 维护和改造 照明节电光靠合理的设计是远远不够的 例如光源的发光效率随着光源的 老化而逐渐衰减 灯具会因积尘 污染使光通量降低 附属设备使用日久而老 化等原因 使照明质量下降 同时造成了电耗的增加 为此必须加强管理维护 井对陈旧的设计和装置加以改造 1 根据具体场所制定照明器清扫周期 2 对发光效率已劣化的电光源进行及时更换 3 采用高光效的节能型光源 如节能型自炽灯 节能型荧光灯 代替发光效率 低的旧光源 4 更换功率因数低 损耗大的老式整流器 对功率因数低的电光源 如气 体放电光源 采用电容器进行无功补偿 5 减少配电线损耗 一是增大过负荷导线的截面积 二是改变配电线的方 式 6 对陈旧设计要重新估计照明水平 照明方式 改善自然采光和照明器类 型及数目 使陈旧设计趋向合理化 4 电加热设备 常见连续作业炉结构主要分为 推送式 滚筒式和步进式 电阻炉的主要技术参数和技术经济指标包括 1 升温时间 2 空载 空炉 损耗功率 3 积蓄热 4 生产率 5 电耗 6 使用寿命 电弧炉分为交流炼钢电弧炉 直流电弧炉和电弧电阻炉 埋伏炉 5 电能质量概述 电能质量的基本要求 特征 电压 频率 波形是电能质量的三要素 并要保证供电的连续性 理想供电系统的运行应具有如下基本特征 1 以单一恒定的电网标称频率 50Hz 或 60Hz 我国采用 50Hz 规定的若干电压等级 如配电系统一般为 110kV 35kV 10kV 380V 200V 和以正弦函数波形变化的交 流电向用户供电 并且这些运行参数不受用电负荷特性的影响 2 始终保持三相交流电压和负荷电流的平衡 用电设备汲取电能应 当保证最大传输效率 同时各用电负荷之间互不干扰 3 电能的供应充足 即向电力用户的供电不中断始终保证电力设备 的正常工作与运转 并且每时每刻系统中的功率供需都是平衡的 电能作为人们广泛使用的能源 其应用程度是一个国家发展水平和综合国 力的主要标志之一 时至今日 电力工业面向市场经济 引进竞争机制 以求 最小成本与最大利益 电能质量的优劣已经成为电力系统运行于管理水平高低 的重要标志 控制和改善电能质量也是保证电力系统自身可持续发展的必要条 件 短时间电压变动包括电压中断 电压暂降和电压暂升 描述电能质量的现象有哪些 1 瞬变现象 2 短时间电压变动 3 长时间电压变动 4 电压不平衡 5 波 动畸变 6 电压波动 7 工频变化 谐波的危害有哪些 电力系统的谐波会产生如下危害 1 谐波电流使输电线路 发电机 电动机 变压器产生附加损耗 温度升高 使发电机 电动机 变压器的震动和噪声增加 2 谐波中的较低次谐波谐振会使换流装置工作不稳定 3 谐波电流会对通信 继电保护装置 自动控制装置 计算机产生干扰 损 害通话的清晰度 造成电话铃误响 引起继电保护装置的误动等 4 若电网谐波较大 会延迟或阻碍消弧线圈的灭弧作用 导致单相重合闸失败 或不能采用较短的自动重合闸时间 5 使电能计量产生误差 产生谐波的用户因为向系统送谐波功率而少计量 而受害用户因吸收无用的谐波功率还要多付费 6 谐波引起的谐波过电压会造成电网设备的损坏 7 造成电容器的损坏 6 传统电能质量分析与改善措施 2 1 供电打压偏差 习题 4 p248 额定电压 U允许电压偏差 U 35KV 及以上35KV 及以上供电电压的正负偏值的绝对值之和不超过标称电压的 10 10KV 及以下10KV 及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的 7 220KV220Kv 单相供电电压允许偏差为标称电压的 7 10 2 2 电力系统频率偏差 习题 5 p251 运行情况允许频率偏差 300 万千瓦及以上 正常运行 300 万千瓦以下 非正常运行 1 0Hz 根据生活经验 谈谈减小三相电压不平衡的常用办法有哪些 p253