2015備考加油站：正弦交流電源對(duì)負(fù)載的作用

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　　正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電阻(R)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流(i)其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，初相角相同。

　　正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電容(C)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流(i)，其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，其初相角超前于電壓(u)的初相角90度。

　　正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電感(L)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流i其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，但電流初相角滯后于電壓(u)的初相角90度。

　　電路的有載、空載、短路三種狀態(tài)及其特征在機(jī)電安裝工程中安裝和試運(yùn)行或建成后的使用和生產(chǎn)中，由于需要或故障的原因，電路會(huì)出現(xiàn)有載、空載、短路三種不同狀態(tài)，掌握這三種不同狀態(tài)的特征，有利于對(duì)電力電路運(yùn)行情況作出正確判斷。(1)有載狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路有載是處于正常工作狀態(tài)。有載狀態(tài)下的電力電路中各項(xiàng)電量參數(shù)(如電壓、電流、功率等)和非電量參數(shù)(如發(fā)熱情況、電動(dòng)應(yīng)力情況、噪聲等級(jí)等)都處在預(yù)期的正常狀態(tài)。最明顯的特征是電路中既有電壓，又有電流，發(fā)生電能與其他能的正常轉(zhuǎn)換。(2)空載狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路空載是處于備用狀態(tài)，備用狀態(tài)可分為熱備用和冷備用狀態(tài)。 (3)短路狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路短路是處于故障狀態(tài)，故障發(fā)生的位置可能是構(gòu)成電路的任何部位，但通常指不經(jīng)負(fù)載流通電流謂短路。

　　電流、電壓、功率及主要非電物理量測(cè)量的基本原理和方法

　　為了實(shí)施對(duì)機(jī)電安裝工程試運(yùn)行情況和日后生產(chǎn)或使用情況進(jìn)行有效監(jiān)視，電氣工程中有許多測(cè)量電量的儀表，如電流表、電壓表、功率表等。同時(shí)為正確反映機(jī)械設(shè)備等的其他非電物理量，以利手動(dòng)或啟動(dòng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)和使用狀態(tài)，如設(shè)備的轉(zhuǎn)速、造紙機(jī)上紙的厚度、照明的照度、軸瓦的溫度、室內(nèi)空氣的溫度等都可轉(zhuǎn)換成電量用儀表反映，儀表的顯示有指針式、數(shù)字式、記錄式等不同類型。

　　(1)直流電流的測(cè)量

　　按被測(cè)量直流電流數(shù)值的大小，可分成大、中、小三段，機(jī)電安裝工程很少遇到處于小段的測(cè)量

　　● 中段直流電流的測(cè)量： 將直流電流表(A)串人負(fù)載電路內(nèi)，注意表的極性，使直流電流J自表的正極流入，負(fù)極流出，接反后會(huì)無(wú)法測(cè)量或損壞儀表，同時(shí)為保證測(cè)量精度應(yīng)選用直流電流表內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻R的儀表，RA/R應(yīng)小于允許誤差的1/5。允許誤 差的確定，往往是選用儀表精度等級(jí)的依據(jù)，通常由設(shè)計(jì)來(lái)作出規(guī)定。

　　● 大段直流電流的測(cè)量：在負(fù)載電路內(nèi)串入一個(gè)電阻值較小，基本不會(huì)影響負(fù)載電流I變異的分流器F，分流器F的電阻值是個(gè)常數(shù)，目的是保持測(cè)量的準(zhǔn)確性。

　　只要用直流毫伏表、電位差計(jì)或直流數(shù)字電壓表(mV)，測(cè)量出分流器F兩端的直流電壓值Uf，通過(guò)I=Uf/Rf，計(jì)算，便可獲得所測(cè)直流電流I的數(shù)值。當(dāng)然也可在專用的毫伏計(jì)、電位差計(jì)、直流數(shù)字電壓表的顯示部分制成相對(duì)應(yīng)的直流電流讀數(shù)。這些儀表接線同樣要注意極性。

　　大段直流電流測(cè)量除用分流器法外，還有直流互感器法，直流比較儀法等。

　　(2)直流電壓的測(cè)量

　　同樣直流電壓值也分大、中、小三段.

　　● 中段直流電壓的測(cè)量：

　　將直流電壓表的兩根連線并聯(lián)在負(fù)載只或電源的兩端，便可讀得負(fù)載上或電源的直流電壓值，同樣要注意連線的極性不可錯(cuò)接。直流電壓表的內(nèi)阻Rv要遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻R，R/Rv至少應(yīng)小于允許誤差的1/5。

　　● 大段直流電壓的測(cè)量：

　　用一大阻值的電阻R與一直流毫安表串聯(lián)起來(lái)，且電阻R的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毫安表的內(nèi)阻，同時(shí)電阻R在使用溫度范圍內(nèi)，阻值是穩(wěn)定的，則毫安表測(cè)得電流I乘上R為所測(cè)電壓值。毫安表的顯示部分可指出相對(duì)應(yīng)電壓值的讀數(shù)。這個(gè)方法稱附加電阻法。

　　大段直流電壓測(cè)量除用附加電阻法外，還有電阻分壓器法、直流電壓互感器法等。

　　(3)直流功率的測(cè)量

　　由于直流功率P=UI，所以功率表要輸入電壓u和電流I兩個(gè)信號(hào)，圖中x號(hào)為功率表的電壓、電流線圈的始端，rg為電壓線圈的附加電阻，功率表讀數(shù)直接指出電路負(fù)載功率值，這個(gè)方法適用于I在0.025～10A，U在1―1000V之間。

　　(4)正弦交流電的有效值

　　正弦交流電的電流和電壓是隨時(shí)間發(fā)生變化的，某一時(shí)間的數(shù)值稱瞬時(shí)值，在工程實(shí)際應(yīng)用中和各類電工產(chǎn)品銘牌標(biāo)示上以及儀表測(cè)量顯示都以有效值表示。有效值的定義為：

　　在相同的電阻上，正弦交流在一個(gè)周期內(nèi)損失的電能與一直流量損失的電能相同，則這個(gè)直流量的數(shù)值稱正弦交流的有效值。所以正弦交流電流的有效值為：

　　因此，交流電流的有效值又稱為交流電流的均方根值。同理，交流電壓的有效值為：

　　I=o.707Im;U=0.707Um; e=0.707Em

　　(5)交流電流的測(cè)量

　　同樣交流電流值分為大、中、小段，機(jī)電安裝工程也以測(cè)量中段為主 。

　　● 中段交流電流的測(cè)量：

　　將電流表A串人負(fù)載電路內(nèi)即可讀得交流電流的有效值，交流電流表無(wú)極性要求，同本條(1)所述理由RA/R應(yīng)小于允許誤差1/5，以保證測(cè)量精度。

　　● 大段交流電流的測(cè)量：

　　將適配的交流電流互感器串入負(fù)載電路內(nèi)，互感器由于電磁作用，在二次側(cè)n2線圈內(nèi)便有二次電流I2流通，通過(guò)計(jì)算便可得負(fù)載電流I1(稱一次電流)的數(shù)值。

　　I1=KI2(K=n2/n1)

　　采用交流電流互感器測(cè)量交流大電流的注意事項(xiàng)：

　?、賴?guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不論互感器一次側(cè)電流額定值大小為多少，互感器二次側(cè)電流額定值為5A不變;

　?、诨ジ衅鞫蝹?cè)接線不允許開(kāi)路，且二次電路標(biāo)有的接地端鈕必須接地;

　?、垭娏骰ジ衅髦骶€路(一次側(cè))與測(cè)量線路(二次側(cè))間有電的隔離，這對(duì)高壓電流測(cè)量十分有利。所以電流互感器的規(guī)格型號(hào)有不同的電壓等級(jí)，千萬(wàn)注意不能以低壓電流互感器替代高壓電流互感器，一定要與負(fù)載電路的電壓等級(jí)適配二次側(cè)線路中電流表如與電流互感器配套的，顯示額定數(shù)值不是5A，而是已乘K值后的一次側(cè)電流數(shù)值。

　　同樣交流電壓值分為大、中、小段，要求同本條(2)所述理由，R/Rv應(yīng)小于允許誤差1/5，以保證測(cè)量精度。

　　●大段交流電壓的測(cè)量：電壓的測(cè)量在交流電壓小于1500V時(shí)，可以用與大段直流電壓測(cè)量方法相同，采用附加電阻法。

　　當(dāng)電壓大于1500V時(shí)，需采用交流電壓互感器法，交流電壓互感器有一次、二次線圈，一次并聯(lián)于被測(cè)電壓U1，二次接電壓表V，不論一次電壓U1高低多少，二次電壓額定值通常為I00V。U1=KU2(K=n1/n2)

　　●交流瞬時(shí)功率 P=UIcosф-Uicos(2ωt-ф)

　　● 交流有功功率：

　　交流瞬時(shí)功率在一個(gè)周期T的平均值稱為平均功率，又稱有功功率，以P表示，單位為瓦(W)。 P=UIcosф.

　　● 交流視在功率：

　　交流電路的UI不是實(shí)際消耗功率，稱視在功率，以S表示，即s=UI，單位為伏安(VA)。視在功率用以標(biāo)記電氣設(shè)備的額定狀態(tài)，如額定電壓、額定電流，兩者乘積;單相時(shí)

　　● 交流無(wú)功功率：

　　為設(shè)計(jì)計(jì)算需要，引入無(wú)功功率Q的概念，單位為乏(var)。 Q=UIsinф, 由于電路有容性感性之分，亦即ф0、QO電路呈容性，фo、Qo電路呈感性。容性電路、電流超前于電壓變化，感性電路電流滯后于電壓變化。

　　● 交流功率測(cè)量：

　　同樣要有電流、電壓兩個(gè)信號(hào)輸入功率表，1M411023―12(a)所示為直接接入法測(cè)量，圖1M411023―12(b)為經(jīng)互感器接入法。

　　無(wú)功功率接線時(shí)注意將有星標(biāo)*的端鈕接在低電位端。

　　(6)主要非電物理量采用電測(cè)量

　　● 測(cè)量系統(tǒng)由待測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量傳感器、對(duì)電量進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量電路、非電量顯示及處理電路三部分組成。

　　●測(cè)量的特點(diǎn);靈敏度高、響應(yīng)快、反作用小、可無(wú)接觸測(cè)量及遠(yuǎn)距離測(cè)量;由于大多采用固體傳感元件，故具有使用壽命長(zhǎng)、體積小、質(zhì)量小、可靠性高及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn);易用超聲、紅外、激光、微波、放射線等先進(jìn)技術(shù);易于連續(xù)測(cè)量、并易進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、記錄和處理。