电气基础理论知识（1）

文章摘要：1. 涡流是怎样产生的？有何利弊？ 答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。 在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。 涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效应制成的。 2. 什么是趋表效应？趋表效应可否利用？ 答

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1.    涡流是怎样产生的？有何利弊？
答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。
    在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。
    涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效应制成的。


2.    什么是趋表效应？趋表效应可否利用？
答：当直流电流通过导线时，电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。
    考虑到交流电的趋表效应，为了有效地节约有色金属和便于散热，发电厂的大电流母线常用空心的槽形或菱形截面母线。高压输配电线路中，利用钢芯铝线代替铝绞线，这样既节约了铝导线，又增加了导线的机械强度。
    趋表效应可以利用，如对金属进行表面淬火，对待处理的金属放在空心导线绕成的线圈中，线圈中通过高频电流，金属中就产生趋于表面的涡流，使金属表面温度急剧升高，达到表面淬火的目的。


3.    什么是正弦交流电？为什么普遍采用正弦交流电？
答：正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规  律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。
交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。


4.    什么是交流电的周期、频率和角频率？
答：交流电在变化过程中，它的瞬时值经过一次循环又变化到原来瞬时值所需要的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称为交流电的周期。
    周期用符号T表示，单位为秒。周期越长交流电变化越慢，周期愈短，表明愈快。
    交流电每秒种周期性变化的次数叫频率。用字母F表示，它的单位是周/秒，或者赫兹，用符号Hz表示。它的单位有赫兹，千赫、兆赫。
    角频率与频率的区别在于它不用每秒钟变化的周数来表示交流电变化的快慢，而是用每秒种所变化的电气角度来表示。交流电变化一周其电角变化为360，360等于2π弧度，所以角频率与同期及频率的关系为：


5.    什么是交流电的相位，初相角和相位差？
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。

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