电工电子技术题习题解析.pdf

1 第第 1 章章 检测题检测题 （共 100 分，120 分钟） 一、填空题：一、填空题： （每空 0.5 分，共 20 分） 1、电源和负载的本质区别是：电源是把 其它形式的 能量转换成 电 能的设备， 负载是把 电 能转换成 其它形式 能量的设备。 2、对电阻负载而言，当电压一定时，负载电阻越小，则负载 越大 ，通过负载的 电流和负载上消耗的功率就 越大 ；反之，负载电阻越大，说明负载 越小 。 3、实际电路中的元器件，其电特性往往 多元 而 复杂 ，而理想电路元件的电特 性则是 单一 和 确切 的。 4、电力系统中构成的强电电路，其特点是 大电流 、 大功率；电子技术中构成的 弱电电路的特点则是 小电流 、 小功率 。 5、常见的无源电路元件有 电阻元件 、 电感元件 和 电容元件 ；常见的有源电 路元件是 电压源元件 和 电流源元件 。 6、元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为 线性 电路。此类电路中各支路 上的 电压 和 电流 均具有叠加性，但电路中的 功率 不具有叠加性。 7、电流沿电压降低的方向取向称为 关联 方向，这种方向下计算的功率为正值时， 说明元件 吸收 电能；电流沿电压升高的方向取向称为 非关联 方向，这种方向下计算 的功率为正值时，说明元件 供出 电能。 8、电源向负载提供最大功率的条件是 电源内阻 与 负载电阻 的数值相等，这种 情况称为电源与负载相 匹配 ，此时负载上获得的最大功率为 US2/4RS 。 9、 电压 是产生电流的根本原因。电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间 电压 。电路中某点到参考点间的 电压 称为该点的电位，电位具有 相对 性。 10、线性电阻元件上的电压、电流关系，任意瞬间都受 欧姆 定律的约束；电路中 各支路电流任意时刻均遵循 KCL 定律； 回路上各电压之间的关系则受 KVL 定律的约 束。这三大定律是电路分析中应牢固掌握的 三大基本 规律。 二、判断正误：二、判断正误： （每小题 1 分，共 10 分） 1、电路分析中描述的电路都是实际中的应用电路。 （ 错 ） 2、电源内部的电流方向总是由电源负极流向电源正极。 （ 错 ） 3、大负载是指在一定电压下，向电源吸取电流大的设备。 （ 对 ） 4、电压表和功率表都是串接在待测电路中。 （ 错 ） 5、实际电压源和电流源的内阻为零时，即为理想电压源和电流源。 （ 错 ） 6、电源短路时输出的电流最大，此时电源输出的功率也最大。 （ 错 ） 7、线路上负载并联得越多，其等效电阻越小，因此取用的电流也越少。 （ 对 ） 8、负载上获得最大功率时，电源的利用率最高。 （ 错 ） 9、电路中两点的电位都很高，这两点间的电压也一定很大。 （ 错 ） 10、可以把 1.5V 和 6V 的两个电池相串联后作为 7.5V 电源使用。 （ 错 ） 2 三、选择题：三、选择题： （每小题 2 分，共 20 分） 1、当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，假设该元件（A）功率； 当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，假设该元件（B）功率。 A、吸收； B、发出。 2、一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（C） A、负载电阻增大； B、负载电阻减小； C、电源输出的电流增大。 3、电流源开路时，该电流源内部（B） A、有电流，有功率损耗； B、无电流，无功率损耗； C、有电流，无功率损耗。 4、 某电阻元件的额定数据为 “1K、 2.5W” ， 正常使用时允许流过的最大电流为 （A） A、50mA； B、2.5mA； C、250mA。 5、有“220V、100W” “220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入 220V 交流电源， 其亮度情况是（B） A、100W 灯泡最亮； B、25W 灯泡最亮； C、两只灯泡一样亮。 6、已知电路中 A 点的对地电位是 65V，B 点的对地电位是 35V，则 UBA=（B） A、100V； B、30V； C、30V。 7、图 1-31 中安培表内阻极低，伏特表电压极高，电池内阻不计，如果伏特表被短 接，则（C） A、灯 D 将被烧毁； B、灯 D 特别亮；C、安培表被烧。 8、图 1-31 中如果安培表被短接，则（C） A、电灯不亮； B、电灯将被烧； C、不发生任何事故。 9、如果图 1-31 电路中电灯灯丝被烧断，则（B） A、安培表读数不变，伏特表读数为零； B、伏特表读数不变，安培表读数为零； C、安培表和伏特表的读数都不变。 10、如果图 1-31 电路中伏特表内部线圈烧断，则（D） A、安培表烧毁； B、电灯不亮； C、电灯特别亮； D、以上情况都不发生。 四、简述题：四、简述题： （每小题 3 分，共 24 分） 1、将一个内阻为 0.5，量程为 1A 的安培表误认为成伏特表，接到电压源为 10V， 内阻为 0.5 的电源上， 试问此时安培表中通过的电流有多大？会发生什么情况？你能说 说使用安培表应注意哪些问题吗？ 答：安培表中通过的电流为：10（0.5+0.5）=10A 是其额定电流的 10 倍，安培 表会因过流而烧毁。使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中。 2、在 4 盏灯泡串联的电路中，除 2 号灯不亮外其它 3 盏灯都亮。当把 2 号灯从灯 座上取下后，剩下 3 盏灯仍亮，问电路中出现了何故障？为什么？ 答：电路在 2 号灯处发生了短路现象。因为当 2 号灯被短路时，它不起作用，所以 有它没它，整个线路仍是连通的，所以其它灯还亮。 US A V D 图 1-31 3 3、如何理解电路的激励和响应？当电感元件和电容元件向外释放能量时，能否将 它们看作是电路激励？ 答：激励就是在电路中激发电能的原因，响应则是电路中接受电能的表现。当电感 元件和电容元件向外释放能量时，可以看作是电路激励。例如一个充好电的电容器，把 它和一个电阻相接后，它就会通过这个电阻放电，这里它就是放电电路中的激励。 4、两个数值不同的电压源能否并联后“合成”一个向外供电的电压源？两个数值 不同的电流源能否串联后“合成”一个向外电路供电的电流源？为什么？ 答：数值不同的电压源是不能并联合成的，因为这样连接在它们内部将引起环流； 两个数值不同的电流也不能串联连接，把它们串联时将造成小电流电源的过流现象。 5、何谓二端网络？有源二端网络？无源二端网络？对有源二端网络除源时应遵循 什么原则？ 答：电路具有向外引出的两个端子时，就可称为二端网络。当二端网络含有电源时 移为有源二端网络；若二端网络中不含有电源就称作无源二端网络。对有源二端网络除 源时，应遵循：所有电压源用短接线代替，所有电流源开路处理。 6、什么叫一度电？一度电有多大作用？ 答：1KW h=1 度电。 一度电可以让 1KW 的电机运行 1 个小时，可让 100W 的电灯 点燃 10 个小时，还可让 10W 的节能灯点燃 100 个小时。 7、如何测量某元件两端电压？如何测量某支路电流？ 答：把高内阻的电压表并联在待测元件两端就可测量其电压，把低内阻的电流表串 接在待测支路中可测得该支路电流。 8、直流电路是否都是线性电路？线性电路的概念如何正确表述？ 答：直流电路中若含有非线性元件时，就不是线性电路了。线性电路是指电路中所 有元件都是线性关系，与直流、交流、正弦、非正弦无关。 五、计算题：五、计算题： （共 26 分） 1、 在图 1-32 所示电路中， 已知电流 I=10mA， I1=6mA，R1=3K，R2=1K，R3=2K。求电流 表 A4和 A5的读数是多少？（8 分） 解：对 a 列 KCL 方程：I-I1-I2=0 得 I2=4mA 对左回路列 KVL：63+2I341=0 得 I3=-7mA A4=13mA A5=3mA 2、在图 1-33 所示电路中，有几条支路和结点？Uab和 I 各等于多少？（8 分） 解：3 条支路，两个结点，Uab和 I 都等于 0。 3、 分别用叠加定理和戴维南定理求解图1-34电路中的电流I3。 设US1=30V， US2=40V， R1=4，R2=5，R3=2。 （10 分） 解： （1）运用叠加定理 图 1-32 I1 I4 R3 R1 b c a I2 R2 I A4 I5 A5 4 当 US1单独作用时，I33.95A；当 US2单独作用时，I3“4.21A；I38.16A （2）用戴维南定理：UOC34.44V，R02.22，I38.16A 第第 2 章章 检测题检测题 （共 100 分，120 分钟） 一、填空题：一、填空题： （每空 0.5 分，共 20 分） 1、正弦交流电的三要素是 最大值 、 角频率 和 初相 。 有效 值可用来确切反 映交流电的作功能力，其值等于与交流电 热效应 相同的直流电的数值。 2、已知正弦交流电压V)60314sin(2380tu，则它的最大值是 3802 V， 有效值是 380 V，频率为 50 Hz，周期是 0.02 s，角频率是 314 rad/s，相位为 314t-60， 初相是 60 度，合 /3 弧度。 3、实际电气设备大多为 感 性设备，功率因数往往 较低 。若要提高感性电路的功 率因数，常采用人工补偿法进行调整，即在 感性线路（或设备）两端并联适当电容 。 4、电阻元件正弦电路的复阻抗是 R ；电感元件正弦电路的复阻抗是 jXL ；电容 元件正弦电路的复阻抗是 jXC ；多参数串联电路的复阻抗是 R+j(XL-XC) 。 5、串联各元件上 电流 相同，因此画串联电路相量图时，通常选择 电流 作为参考 相量；并联各元件上 电压 相同，所以画并联电路相量图时，一般选择 电压 作为参考 相量。 6、电阻元件上的伏安关系瞬时值表达式为 i=u/R ，因之称其为 即时 元件；电感 元件上伏安关系瞬时值表达式为 dt di LuL ，电容元件上伏安关系瞬时值表达式为 dt du Ci C C ，因此把它们称之为 动态 元件。 7、 能量转换过程不可逆的电路功率常称为 有功 功率； 能量转换过程可逆的电路功 率叫做 无功 功率；这两部分功率的总和称为 视在 功率。 8、电网的功率因数越高，电源的利用率就越 越充分 ，无功功率就越 越小 。 9、只有电阻和电感元件相串联的电路，电路性质呈 感 性；只有电阻和电容元件相 图 1-33 I 1 6V a b 5 1 12V 5 2 图 1-34 I1 I2 I3 R3 R1 R2 US1 US2 a b 5 串联的电路，电路性质呈 容 性。 10、当 RLC 串联电路发生谐振时，电路中 阻抗 最小且等于 电阻 R ；电路中电压 一定时 电流 最大，且与电路总电压 同相 。 二、二、判断正误：判断正误： （每小题 1 分，共 10 分） 1、正弦量的三要素是指其最大值、角频率和相位。 （错） 2、正弦量可以用相量表示，因此可以说，相量等于正弦量。 （错） 3、正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。 （错） 4、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形都是相量图。 （错） 5、功率表应串接在正弦交流电路中，用来测量电路的视在功率。 （错） 6、正弦交流电路的频率越高，阻抗就越大；频率越低，阻抗越小。 （错） 7、单一电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率比较小。 （错） 8、阻抗由容性变为感性的过程中，必然经过谐振点。 （对） 9、在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数。 （错） 10、电抗和电阻由于概念相同，所以它们的单位也相同。 （错） 三、选择题：三、选择题： （每小题 2 分，共 20 分） 1、有“220V、100W” “220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入 220V 交流电源， 其亮度情况是（B） A、100W 灯泡最亮； B、25W 灯泡最亮； C、两只灯泡一样亮。 2、已知工频正弦电压有效值和初始值均为 380V，则该电压的瞬时值表达式为（B） A、tu314sin380V； B、)45314sin(537tuV； C、)90314sin(380tuV。 3、一个电热器，接在 10V 的直流电源上，产生的功率为 P。把它改接在正弦交流 电源上，使其产生的功率为 P/2，则正弦交流电源电压的最大值为（A） A、7.07V； B、5V； C、14V； D、10V。 4、提高供电线路的功率因数，下列说法正确的是（D） A、减少了用电设备中无用的无功功率； B、可以节省电能； C、减少了用电设备的有功功率，提高了电源设备的容量； D、可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗。 5、已知)90314sin(10 1 tiA，30628sin(10 2 ti）A，则（C） A、i1超前 i260 ； B、i1滞后 i260 ； C、相位差无法判断。 6、纯电容正弦交流电路中，电压有效值不变，当频率增大时，电路中电流将（A） A、增大； B、减小； C、不变。 7、在 RL 串联电路中，UR=16V，UL=12V，则总电压为（B） A、28V； B、20V； C、2V。 6 8、RLC 串联电路在 f0时发生谐振，当频率增加到 2f0时，电路性质呈（B） A、电阻性； B、电感性； C、电容性。 9、串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的（A） A、电路中总电压有效值与电流有效值的乘积； B、平均功率； C、瞬时功率最大值。 10、实验室中的功率表，是用来测量电路中的（A） 。 A、有功功率； B、无功功率； C、视在功率； D、瞬时功率。 四、简述题：四、简述题： （每小题 3 分，共 12 分） 1、有“110V、100W”和“110V、40W”两盏白炽灯，能否将它们串联后接在 220 伏的工频交流电源上使用？为什么？ 答：不能。因为把它们串联后接在 220V 的交流电源上时，由于瓦数大的灯丝电阻 小，瓦数小的灯丝电阻大，因此瓦数小的分压多，由于过电压易烧；瓦数大的分压少， 由于低于额定电压不能正常工作。 2、试述提高功率因数的意义和方法？ 答：提高功率因数的意义是：一是提高供电设备的利用率，二是可以减少线路上的 功率损失。方法有自然补偿法和人工补偿法两种：自然补偿法就是避免感性设备的空载 和尽量减少其轻载；人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容（欠补偿） 。 3、某电容器额定耐压值为 450 伏，能否把它接在交流 380 伏的电源上使用？为什 么？ 答： 耐压值为 450V 的电容器， 接于交流 380V 的电源上使用时， 其最大值等于 537V， 即超过了电容器的耐压值，因此会被击穿而损坏，所以不能接在 380V 的电源上使用。 4、一位同学在做日光灯电路实验时，用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电 压，实测路端电压为 220V，灯管两端电压 U1110V，镇流器两端电压 U2178V。即总 电压既不等于两分电压之和，又不符合 U2U12U22，此实验结果如何解释？ 答：因为日光灯管可以作为纯电阻元件，而镇流器只能看作是 RL 串联组合，它们 的端电压不同相位， 因此其和为相量和， 而且相量和表达式中的 U2也是由其不同相位的 铜耗压降和电感压降构成的，正确的计算应为 2 22 2 221 )sin()cos(UUUU。 五、计算分析题：五、计算分析题： （共 38 分） 1、试求下列各正弦量的周期、频率和初相，二者的相位差如何？（5 分） （1）3sin314t； （2）8sin(5t17 ) 解： （1）周期 T=0.02s，f=50Hz，初相 =0； （2）周期 T=1.256s，f=0.796Hz，初相 =17 。二者不同频率，相位差无法比较。 2、某电阻元件的参数为 8，接在tu314sin2220V 的交流电源上。试求通过电 7 阻元件上的电流 i，如用电流表测量该电路中的电流，其读数为多少？电路消耗的功率 是多少瓦？若电源的频率增大一倍，电压有效值不变又如何？（8 分） 解：I=U/R=220/8=27.5A，纯电阻电路 ui 同相，所以：ti314sin25 .27A；电流 表测量的是有效值 27.5A， 电路消耗的功率 P=UI=22027.5=6050W； 纯电阻电路与频率 无关，所以当频率增大一倍、电压有效值不变时电路消耗的功率不变。 3、某线圈的电感量为 0.1 亨，电阻可忽略不计。接在tu314sin2220V 的交流 电源上。 试求电路中的电流及无功功率； 若电源频率为 100Hz， 电压有效值不变又如何？ 写出电流的瞬时值表达式。 （8 分） 解：L=3140.1=31.4 Q=2202/31.4=1541Var；当电源频率增加一倍时，电路感 抗增大一倍，即 2L=23140.1=62.8 Q=2202/62.8=770.7Var； I=U/2L=220/62.83.5A i=4.95sin(314t-90)A 4、利用交流电流表、交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量。 设加在线圈两端的电压为工频 110V，测得流过线圈的电流为 5A，功率表读数为 400W。 则该线圈的电感量为多大？（9 分） 解：R=P/I2=400/25=16 |Z|=110/5=22 (L)2=222-162=228 L=48.1mH 5、如图 2-22 所示电路中，已知电阻 R6，感抗 XL8， 电源端电压的有效值 US220V。求电路中电流的有效值 I。 （8 分） 解：|Z|= 22 86 =10 I=U/|Z|=220/10=22A 第第 3 3 章章 检测题检测题 （共 100 分，120 分钟） 一、一、填空题填空题（每空 0.5 分，共 20 分） 1、对称三相交流电是指三个 最大值 相等、 角频率 相同、 相位 上互差120的 三个 单相正弦交流电 的组合。 2、三相四线制供电系统中，负载可从电源获取 线电压 和 相电压 两种不同的电 压值。其中 线电压 是 相电压 的3倍，且相位上超前与其相对应的 相电压 30。 3、由发电机绕组首端引出的输电线称为 火线 ，由电源绕组尾端中性点引出的输 电线称为 零线 。 火线 与 火线 之间的电压是线电压， 火线 与 零线 之间的电压是 相电压。电源绕组作 Y 接时，其线电压是相电压的 3 倍；电源绕组作 接时，线 电压是相电压的 1 倍。对称三相 Y 接电路中，中线电流通常为 零 。 4、有一对称三相负载 Y 接，每相阻抗均为 22，功率因数为 0.8，测出负载中的电 流是 10A，那么三相电路的有功功率等于 1760W ；无功功率等于 1320Var ；视在功率 R 图 2-22 uS XL 8 等于 2200VA 。假如负载为感性设备，其等效电阻是 17.6 ；等效电感量是 42mH 。 5、实际生产和生活中，工厂的一般动力电源电压标准为 380V ；生活照明电源电 压的标准一般为 220V ； 36V 伏以下的电压称为安全电压。 6、三相三线制电路中，测量三相有功功率通常采用 二瓦计 法。 7、 有功 功率的单位是瓦特， 无功 功率的单位是乏尔， 视在 功率的单位是伏 安。 8、 保护接地 适用于系统中性点不接地的低压电网； 保护接零 适用于系统中性 点直接接地的电网。 9、根据一次能源形式的不同，电能生产的主要方式有 火力发电 、 水力发电 、 风力发电和 核能发电 等。 10、三相负载的额定电压等于电源线电压时，应作 形连接，额定电压约等于电 源线电压的 0.577 倍时，三相负载应作 Y 形连接。按照这样的连接原则，两种连接方式 下，三相负载上通过的电流和获得的功率 相等 。 二、判断题二、判断题（每小题 1 分，共 10 分） 1、三相四线制当负载对称时，可改为三相三线制而对负载无影响。 （对） 2、三相负载作 Y 形连接时，总有 Pl UU3关系成立。 （错） 3、三相用电器正常工作时，加在各相上的端电压等于电源线电压。 （错） 4、三相负载做 Y 接时，无论负载对称与否，线电流总等于相电流。 （对） 5、三相电源向电路提供的视在功率为： CCA SSSS。 （错） 6、人无论在何种场合，只要所接触电压为 36V 以下，就是安全的。 （错） 7、中线的作用就是使不对称 Y 接三相负载的端电压保持对称。 （对） 8、三相不对称负载越接近对称，中线上通过的电流就越小。 （对） 9、为保证中线可靠，不能安装保险丝和开关，且中线截面较粗。 （错） 10、电能是一次能源。 （错） 三、选择三、选择题题（每小题 2 分，共 12 分） 1、对称三相电路是指（C） A、三相电源对称的电路； B、三相负载对称的电路； C、三相电源和三相负载都是对称的电路。 2、三相四线制供电线路，已知作星形连接的三相负载中 A 相为纯电阻，B 相为纯 电感，C 相为纯电容，通过三相负载的电流均为 10 安培，则中线电流为（C） A、30A； B、10A； C、7.32A。 3、在电源对称的三相四线制电路中，若三相负载不对称，则该负载各相电压（B） A、不对称； B、仍然对称； C、不一定对称。 4、三相发电机绕组接成三相四线制，测得三个相电压 UAUBUC220V，三个线 9 电压 UAB380V，UBCUCA220V，这说明（C） A、A 相绕组接反了； B、B 相绕组接反了； C、C 相绕组接反了。 5、三相对称交流电路的瞬时功率为是（B） A、一个随时间变化的量； B、一个常量，其值恰好等于有功功率； C、0。 6、三相四线制中，中线的作用是（C） 。 A、保证三相负载对称； B、保证三相功率对称； C、保证三相电压对称； D、保证三相电流对称。 四、问答分析题四、问答分析题（共 30 分） 1、某教学楼照明电路发生故障，第二层和第三层楼的所有电灯突然暗淡下来，只有 第一层楼的电灯亮度未变，试问这是什么原因？同时发现第三层楼的电灯比第二层楼的 还要暗些，这又是什么原因？你能说出此教学楼的照明电路是按何种方式连接的吗？这 种连接方式符合照明电路安装原则吗？（8 分） 答：这个教学楼的照明电路是按三角形连接方式安装的。当第二层和第三层所有电 灯突然暗淡下来，而第一层楼电灯亮度未变时，是二层和三层之间的火线断了，二层和 三层构成了串联连接，端电压为线电压。第三层楼的灯比第二层楼的灯还亮些，是因为 三层楼开的灯少，总灯丝电阻大分压多的缘故。照明电路必须接成 Y 形三相四线制，显 然这种连接方式不符合照明电路安装原则。 2、对称三相负载作接，在火线上串入三个电流表来测量线电流的数值，在线电压 380V 下，测得各电流表读数均为 26A，若 AB 之间的负载发生断路时，三个电流表的读 数各变为多少？当发生 A 火线断开故障时，各电流表的读数又是多少？（6 分） 答：若 AB 之间的负载发生断路时，AB 间的一相负载没有电流，A 和 B 火线上串 搛的电流表读数等于相电流 26/1.732=15A，C 火线上串接的电流表读数不变；当 A 火线 断开时，A 火线上串接的电流计数等于零，A、C 两相构成串联并且与 B 相负载相并， 由于负载对称，所以两支路电流相位相同，其值可以直接相加，即 B、C 火线上串接的 电流的读数为：15+7.5=22.5A。 3、指出图 3-15 所示电路各表读数。已知 V1表的读数为 380V。 （8 分） 图 3-15 A N V1 V A1 A2 A3 （a） 10 10 10 B C V1 A1 A2 （b） V2 10 10 10 A B C 10 答： （a）图中：V1表读数 380V 是线电压，V2表的读数是火线与零线之间的相电压 220V，Y 接电路中 A1表读数是线电流等于 A2表读数相电流 220/10=22A，A3表读数是 中线电流，对称情况下中线电流为零。 （b）图中：由于电路为三角形接法，所以 V1表读数=V2表读数 380V，A2表读数是 相电流 380/10=38A，A1表读数是线电流，等于相电流的 1.732 倍即 65.8A。 4、手持电钻、手提电动砂轮机都采用 380V 交流供电方式。使用时要穿绝缘胶鞋、 带绝缘手套工作。既然它整天与人接触，为什么不用安全低压 36V 供电？（4 分） 答：虽然上述电动工具整天与人接触，但是由于它们所需动力源的功率较大，因此 低电压情况下不易实现电能与机械能之间的转换，因此必须采用动力电压 380V。 5、 楼宇照明电路是不对称三相负载的实例。 说明在什么情况下三相灯负载的端电压 对称？在什么情况下三相灯负载的端电压不对称？（4 分） 答：一般楼宇中的三相照明电路通常也是对称安装在三相电路中的，只要使用时保 证中线可靠，三相灯负载的端电压总是对称的；如果中线因故断开，三相灯负载又不对 称时，各相灯负载的端电压就会有高有低不再对称。 五、五、计算题计算题（共 28 分） 1、一台三相异步电动机，定子绕组按 Y 接方式与线电压为 380 伏的三相交流电源 相连。测得线电流为 6 安，总有功功率为 3 千瓦。试计算各相绕组的等效电阻 R 和等效 感抗 XL的数值。 （8 分） 解： 9 .23)758. 0sin(arccos7 .36 8 .27758. 07 .36 7 .36 63 380 758. 0 62203 3000 cos L XR Z 2、已知三相对称负载连接成三角形，接在线电压为 220V 的三相电源上，火线上通 过的电流均为 17.3 安，三相功率为 4.5 千瓦。求各相负载的电阻和感抗。 （8 分） 解： 1 .16)683. 0sin(arccos22 15683. 022 22 3 .17 3220 683. 0 3 .172203 4500 cos L XR Z 3、三相对称负载，已知 Z3j4,接于线电压等于 380V 的三相四线制电源上，试 分别计算作星形连接和作三角形连接时的相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在 功率各是多少？（8 分） 解： Y 接时： UP=220V， I线=IP=220/5=44A， P=17.424KW， Q=23.232KVar， S=29.04KVA 接时：UP=380V，IP=380/5=76A，I线=131.6A，P=51.984KW，Q=69.312KVar， S=86.64KVA 4、已知V)60314sin(2380 AB tu，试写出uBC、uCA、uA、uB、uC的解析式。 （4 分） 11 解：V)314sin(2380 V)60314sin(2380 CABC tutu V)30314sin(2220 V)150314sin(2220 V)90314sin(2220 C BA tu tutu 第第 4 章章 检测题检测题 （共 80 分，100 分钟） 一、填空题一、填空题（每空 0.5 分，共 19 分） 1、变压器运行中，绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗；交变磁场在铁 心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗。 其中 铁 损耗又称为不变损耗； 铜损耗称为可变损耗。 2、变压器空载电流的 有功 分量很小， 无功 分量很大，因此空载的变压器，其 功率因数 很低 ，而且是 感 性的。 3、电压互感器实质上是一个 降压 变压器，在运行中副边绕组不允许 短路 ；电 流互感器是一个 升压 变压器， 在运行中副绕组不允许 开路 。 从安全使用的角度出发， 两种互感器在运行中，其 副边 绕组都应可靠接地。 4、变压器是既能变换 电压 、变换 电流 ，又能变换 阻抗 的电气设备。变压器 在运行中，只要 端电压的有效值 和 频率 不变，其工作主磁通将基本维持不变。 5、三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值，副边额定电压指 副边线电 压 值。 6、变压器空载运行时，其 电流 很小而 铜 耗也很小，所以空载时的总损耗近似 等于 变压器的铁 损耗。 7、根据工程上用途的不同，铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料； 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类，其中电机、电器的铁芯通常采用 软 材料制作。 8、自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两 大类。其中 非磁性 物质内部无磁畴结构，而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于 1。 9、 磁通 经过的路径称为磁路。其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 。 10、发电厂向外输送电能时，应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后 输送；分配电能时，需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户。 二、判断二、判断题题（每小题 1 分，共 10 分） 1、变压器的损耗越大，其效率就越低。 （对） 2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通和铁耗基本不变。 （对） 3、变压器无论带何性质的负载，当负载电流增大时，输出电压必降低。 （错） 4、电流互感器运行中副边不允许开路，否则会感应出高电压而造成事故。 （对） 5、防磁手表的外壳是用铁磁性材料制作的。 （对） 6、变压器是只能变换交流电，不能变换直流电。 （对） 12 7、电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。 （对） 8、自耦变压器由于原副边有电的联系，所以不能作为安全变压器使用。 （对） 9、无论何种物质，内部都存在磁畴结构。 （错） 10、磁场强度 H 的大小不仅与励磁电流有关，还与介质的磁导率有关。 （错） 三、选择题三、选择题（每小题 2 分，共 12 分） 1、变压器若带感性负载，从轻载到满载，其输出电压将会（B） A、升高； B、降低； C、不变。 2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通将（C） A、增大； B、减小； C、基本不变。 3、电压互感器实际上是降压变压器，其原、副方匝数及导线截面情况是（A） A、原方匝数多，导线截面小； B、副方匝数多，导线截面小 。 4、自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是（B） A、公共部分电流太小； B、原副边有电的联系； C、原副边有磁的联系。 5、决定电流互感器原边电流大小的因素是 （D） A、副边电流； B、副边所接负载； C、变流比； D、被测电路。 6、若电源电压高于额定电压，则变压器空载电流和铁耗比原来的数值将（B） A、减少； B、增大； C、不变。 四、四、简述简述题题（每小题 3 分，共 21 分） 1、 变压器的负载增加时， 其原绕组中电流怎样变化？铁芯中工作主磁通怎样变化？ 输出电压是否一定要降低？ 答：变压器负载增加时，原绕组中的电流将随着负载的增加而增大，铁芯中的工作 主磁通基本保持不变，输出电压随着负载的增加而下降。 2、若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应如何适当调整？若负载不变会 引起什么后果？ 答：若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应向下调整，以适应电源电压的 变化。若负载不变，就会引起线路上过流现象，严重时会损坏设备。 3、变压器能否改变直流电压？为什么？ 答：变压器是依据互感原理工作的，直流下不会引起互感现象，因此不能改变直流 电压。 4、铁磁性材料具有哪些磁性能？ 答：铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、剩磁性和磁滞性。 5、你能说出硬磁性材料的特点吗？ 答：硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大，因此剩磁多、矫顽磁力大，不易磁 化，一经磁化又不易去磁，一般用来制做各种人造的永久磁体。 13 6、为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片？制做电机电器的芯子能否用整块铁 芯或不用铁心？ 答：铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率。 制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的。因为，用整块铁芯或不用铁芯造 成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求。选用硅钢片叠压制成铁芯主 要是为了小电流获得强磁场的要求，同时最大程度地限制了涡流损耗。 7、具有铁芯的线圈电阻为 R，加直流电压 U 时，线圈中通过的电流 I 为何值？若 铁芯有气隙，当气隙增大时电流和磁通哪个改变？为什么？若线圈加的是交流电压，当 气隙增大时，线圈中电流和磁路中磁通又是哪个变化？为什么？ 答：具有铁芯的线圈电阻为 R，加直流电压 U 时，线圈中通过的电流 I=U/R；若铁 芯有气隙，当气隙增大时电流不变，根据磁路欧姆定律可知，磁通减小。若线圈加的是 交流电压，当气隙增大时，根据主磁通原理可知，磁路中磁通不发生变化，根据磁路欧 姆定律，线圈中电流大大增加。 五、计算题五、计算题（共 18 分） 1、一台容量为 20KVA 的照明变压器，它的电压为 6600V/220V，问它能够正常供 应 220V、40W 的白炽灯多少盏？能供给6 . 0cos、电压为 220V、功率 40W 的日光 灯多少盏？（10 分） 解：能够正常供应 220V、40W 的白炽灯数为：2000040=500 盏； 能供给6 . 0cos、220V、40W 的日光灯数为：200000.640=300 盏 2、 已知输出变压器的变比 k=10， 副边所接负载电阻为 8， 原边信号源电压为 10V， 内阻 R0=200，求负载上获得的功率。 （8 分） 解：Z1r=1028=800 I1=10/(800+200)=0.01A I2=I110=0.1A P=0.128=0.08W 第第 5 章章 检测题检测题（共 100 分，120 分钟） 一、填空题一、填空题（每空 0.5 分，共 20 分） 1、异步电动机根据转子结构的不同可分为 鼠笼 式和 绕线 式两大类。它们的工 作原理 相同 。 鼠笼 式电机调速性能较差， 绕线 式电机调速性能较好。 2、三相异步电动机主要由 定子 和 转子 两大部分组成。电机的铁心是由相互绝 缘的 硅钢 片叠压制成。电动机的定子绕组可以联接成 Y 或 两种方式。 3、旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的 相序 有关。异步电动机的 转动方向与 旋转磁场 的方向相同。旋转磁场的转速决定于电动机的 定子电流相序 。 4、电动机常用的两种降压起动方法是 Y- 降压 起动和 自耦补偿降压 起动。 5、若将额定频率为 60Hz 的三相异步电动机，接在频率为 50Hz 的电源上使用，电 14 动机的转速将会 大于 额定转速。改变 频率 或 电机极对数 可改变旋转磁场的转速。 6、转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。转子转速越接近磁场转速， 则转差率越 小 。对应于最大转矩处的转差率称为 临界 转差率。 7、降压起动是指利用起动设备将电压适当 降低 后加到电动机的定子绕组上进行 起动，待电动机达到一定的转速后，再使其恢复到 额定值 下正常运行。 8、异步电动机的调速可以用改变 极对数 、 电源频率 和 改变转差率 三种方法 来实现。其中 变频 调速是发展方向。 9、熔断器在电路中起 短路 保护作用；热继电器在电路中起 过载 保护作用。接 触器具有 欠压和失压 保护作用。上述三种保护功能均有的电器是 断路器 。 10、多地控制线路的特点是：起动按钮应 并 在一起，停止按钮应 串 在一起。 11、热继电器的文字符号是 FR ；熔断器的文字符号是 FU ；按钮的文字符号是 SB ；接触器的文字符号是 KM ；空气开关的文字符号是 QS 。 12、三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的 定子绕组为三相 ，鼠笼式 是指电动机的 转子结构是鼠笼型 ，异步指电动机的 转速与旋转磁场转速不同步 。 二、判断二、判断题题（每小题 1 分，共 10 分） 1、当加在定子绕组上的电压降低时，将引起转速下降，电流减小。 （错） 2、电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，因此电压越高电磁转矩越大。 （错） 3、起动电流会随着转速的升高而逐渐减小，最后达到稳定值。 （对） 4、异步机转子电路的频率随转速而改变，转速越高，则频率越高。 （错） 5、电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率。 （对） 6、电动机的转速与磁极对数有关，磁极对数越多转速越高。 （错） 7、鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同。 （错） 8、三相异步机在空载下启动，启动电流小，在满载下启动，启动电流大。 （对） 9、三相异步电动机在满载和空载下起动时，起动电流是一样的。 （错） 10、单相异步机的磁场是脉振磁场，因此不能自行起动。 （对） 三、选择题三、选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1、电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差（B） A、60 电角度； B、120 电角度； C、180 电角度； D、360 电角度。 2、自动空气开关的热脱扣器用作（A） A、过载保护； B、断路保护； C、短路保护； D、失压保护。 3、交流接触器线圈电压过低将导致（B） A、线圈电流显著增大； B、线圈电流显著减小； C、铁心涡流显著增大； D、铁心涡流显著减小。 4、热继电器作电动机的保护时，适用于（D） 15 A、重载起动间断工作时的过载保护； B、轻载起动连续工作时的过载保护； C、频繁起动时的过载保护； D、任何负载和工作制的过载保护。 5、三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流（C）有关。 A、大小； B、方向； C、相序； D、频率。 6、三相异步电动机旋转磁场的转速与（C）有关。 A、负载大小； B、定子绕组上电压大小； C、电源频率； D、三相转子绕组所串电阻的大小。 7、三相异步电动机的最大转矩与（B） A、电压成正比； B、电压平方成正比； C、电压成反比； D、电压平方成反比。 8、三相异步电动机的起动电流与起动时的（A） A、电压成正比； B、电压平方成正比； C、电压成反比； D、电压平方成反比。 9、能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时（D） A、给转子绕组中通入交流电； B、给转子绕组中通入直流电； C、给定子绕组中通入交流电； D、给定子绕组中通入直流电。 10、Y- 降压起动，由于起动时每相定子绕组的电压为额定电压的 3 1 倍，所以起 动转矩也只有直接起动时的（A）倍。 A、1/3； B、0.866； C、3； D、1/9。 四、问题四、问题（每小题 4 分，共 28 分） 1、三相异步电动机在一定负载下运行，当电源电压因故降低时，电动机的转矩、 电流及转速将如何变化？ 答：当电源电压因故降低时，T=TL的平衡被打破，转速下降，转差率上升，导致转 子电流增大、 定子电流增大， 增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要， 重新平衡时，转速将重新稳定，只是转速较前低些。 2、三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关？三相异步电动机带动额定负载工作时， 若电源电压下降过多，往往会使电动机发热，甚至烧毁，试说明原因。 答：三相异步电动机的电磁转矩TKTI2 cos2，由公式可看出，T 与每极下工作主 磁通的大小及转子电流的有功分量有关。当三相异步电动机带动额定负载工作时，若电 源电压下降过多时，导致电磁转矩严重下降，电动机转速下降甚至停转，从而造成转差 率大大上升，其结果使电动机的转子电流、定子电流都大幅增加，造成电动机过热甚至 烧毁。 3、有的三相异步电动机有 380/220V 两种额定电压，定子绕组可以接成星形或者三 角形，试问何时采用星形接法？何时采用三角形接法？ 16 答：三相异步电动机额定电压有 380/220V 两种时，说明它在 380V 线电压情况下定 子绕组要接成 Y 形，在 220V 线电压情况下定子绕组要接成 形，即同一台电动机无论 在哪种额定电压下，其每相绕组上的额定电压应保持相同。 4、在电源电压不变的情况下，如果将三角形接法的电动机误接成星形，或者将星 形接法的电动机误接成三角形，将分别出现什么情况？ 答：如果将 接的电动机误接成 Y 形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电 压和各相负载中的电流只有额定值的 0.577 倍，线电流只有额定值的 1/3，电动机将不能 正常工作；如果将 Y 接的电动机误接成 形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的 电压和各相负载中的电流则是额定值的 1.732 倍，线电流是额定值的 3 倍，因此电动机 将会因过电流而烧毁。 5、如何改变单相异步电动机的旋转方向？ 答：若要改变单相异步电动机的旋转方向，只需将起动绕组和工作绕组的位置变换 一下即可。 6、接触器除具有接通和断开电路的功能外，还具有什么保护功能？ 答：接触器除具有接通和断开电路的功能有，还具有欠压和失压保护功能。 7、当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组 上加上额定电压，转子能否转动起来？为什么？ 答：当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组 上加上额定电压，转子也不能转动。因为，此时转子电路处开路状态，不能感应电流， 也不能成为载流导体而受力转动。 五、计算五、计算与设计与设计题题（共 22 分） 1、已知某三相异步电动机在额定状态下运行，其转速为 1430r/min，电源频率为 50Hz。 求：电动机的磁极对数 p、额定运行时的转差率 SN、转子电路频率 f2和转差速度n。 解：电动机的额定转速总是接近同步转速的，因此判断此电机的 n0=1500r/min，所 以可求得极对数 p=2，额定运行时的转差率 SN=(1500-1430)/15000.047，转子电路的频 率 f2=sf1=0.047502.33Hz，转差速度n=1500-1430=70r/min。 2、某 4.5KW 三相异步电动机的额定电压为 380V，额定转速为 950r/min，过载系数 为 1.6。求（1）TN、TM； （2）当电压下降至 300V 时，能否带额定负载运行？ 解： （1）TN=95504.5/95045.2N m TM= TN=45.21.672.4 N m （2）当电压下降至 300V 时，300/38