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各章综合练习参考答案第一章综合练习参考答案1-1 题图电路中，若各电压、电流的参考方向如图所示，并知I1=2A，I2=1A，I3=-1A，U1=1V，U2=-3V，U3=8V，U4=-4V，U5=7V，U6=-3V。试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。解：如图所示：题1-1图1-2 已知某元件上的电流、电压如题图所示，试分别求出元件所消耗的功率，并说明此元件是电源还是负载？解：P(a)=UI=11=1W0 负载 P(b)=-UI=-11=-1W0 电源 题1-2图1-3 在一个电路中如何判断哪些元件是电源？哪些是负载？解：根据元件产生的功率来判断,若功率计算结果为正，说明电路消耗功率，为负载，若计算结果为负，说明电路产生(输出)功率，为电源。1-4 如题图所示电路，已知R1=R2=R3=R4=2，U2=2V，求：(1)I、U1、U3、U4、UAC；(2) 比较A、B、C、D、E各点电位的高低。题1-4图解：(1)I=-U2/R2=-2/2=-1A U1=IR1=-12=-2V U3=IR3=-12=-2V U4=IR4=-12=-2V UAC=U1-U2=-2-2=-4V(2)VAVBVCVD0，负载 题1-17图1-18 利用KCL、KVL求解题图电路中的电压U。I I1题1-18图解：(a)20I+80I-10=0，I=0.1A，U=80I=8V(b)I1=8-U/4，U= 2/2I1+2=2/2(8-U/4)+2 U=8V1-19 求题图所示电路中的I、U。题1-19图解：2I-4 +(I-2)2=0，I=2AU=21+22=6V1-20 在题图所示的电路中，分别计算开关S闭合和打开两种情况下A点的电位。题1-20图解：S闭合VA=10/(4+4)4=5VS断开VA=10-(10+10)/(4+4+2)4=2V1-21求题图所示有源二端网络的戴维南等效电路。题1-21图解：Uab= U0C =40/(20+30+50)50-25=-5VRab=10+(20+30)/50=351-22 用戴维南定理求题图所示电路中的电压U或电流I。题1-22图解：以下U0C为开路等效电压,R0为开路等效电阻(a)U0C=32+(3+1)1+12=12V R0=2+1+2=5则 I=12/(5+2)=12/7 A(b)U0C=-54/(1+5+4)+2/(1+4+5)5=-9V(运用叠加定理) R0=(4+1)/5=2.5则 U=22.5-9=-4V(c) 先求U U0C=9/(3+1.5)1.5-9/(3+6)6=-3VR0=5+3/1.5+3/6=8则 U=28-3=15VI=2/(3+1.5)3+9/(3+1.5)=10/3 A(运用叠加定理)1-23 在题图电路中，R2为定值，R可变，当R=2时，R上获得最大功率。试确定电阻R2的值，并求R上获得的最大功率。题1-23图解：R=2时R上获得最大功率，即开口网络电阻为2，有：(R2+3)/4=2 得R2=1开口网络等效电压 U=44/(4+1+3)4+4=12VPMAX=U2/4R=122/(42)=18W1-24 电路如题图所示。用支路电流法计算各支路电流。题1-24图解：由支路电流法得下列方程： I1=I2+I3 300I1+600I3=24 600I3-800I2-10I2=6解得 I1=0.0333A I2=0.0099A I3=0.023A 1-25 电路如题图所示。用叠加定理计算1支路上的电流。题1-25图解：电流源单独工作时，=22/(1+2)=4/3 A电压源单独工作时，=6/(1+2)=2A则 I=+ =4/3+2=10/3 A1-26 电路如题图所示。试用任意一种方法计算10电阻中的电流。题1-26图解：由叠加原理得I=32/(2+10)+10/(2+10)=4/3 A第2章综合练习参考答案2-1 某正弦交流电压V。试求 (1) 最大值、周期、频率、角频率和初相位。 (2)t=0.01s时电压的瞬时值。 (3) 画出电压的波形图。解：(1)(2) (3)2-2 某正弦电流的最大值、角频率和初相位分别为14.1A、314rad/s和-30。写出它的三角函数式。解：根据得2-3 某正弦电压和电流分别为V和A，试写出二者的相位差；并说明哪一个正弦量超前，超前的相位是多少？在同一直角坐标系中画出。它们的波形图。解： 电压超前电流。2-4 10A的直流电流和最大值等于10A的交流电流分别通过阻值相同的电阻，试问在交流电流的一个周期内，哪个电阻的发热大？解： 所以2-5 某正弦交流电路。已知V，A。现用电动系交流电压表和交流电流表分别测量它们的电压和电流。问两电表的读数分别为多少？答：因为电动系电压表和电流表显示的读数为有效值，所以电压表的读数为220V，电流表的读数为10A。2-6 求下列正弦量所对应的相量并画出相量图。 (1) A (2) V解：(1) ,相量图：(2) u的瞬时值标准式为，相量图：2-7 有正弦量，试写出它们的相量，并用相量图求和。解：电压的相量表示为，。2-8 在纯电感正弦交流电路中，已知，。试求、。解： ，2-9RL串联电路，R=6，L=25.5 mH，接到V的工频交流电源上使用。求通过线圈中的电流。解：2-10 将RLC串联电路接到频率为100Hz、电压有效值为100V的正弦电压上，已知，。求电流的有效值及电压与电流的相位差。解：电流的有效值为20，电压与电流的相位差为。2-17 在RLC串联电路中，已知，V，V，V。求电路的总电压、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。解：根据电压三角形，, ，2-18 某感性负载的额定功率为10kW，功率因数为0.6，电源电压为220V，频率为50Hz。现欲将功率因数提高到0.8，问应并联多大电容?解：，可得，可得2-19 在RLC串联电路中，已知R=50；L=400mH；C=0.254F。电源电压有效值U=10V。求谐振频率，谐振时电路中的电流，各元件上的电压。解：, ,2-20 RLC串联电路。已知R=10；L=500H。现欲收听发射频率为1000kHz的某电台的广播节目，试计算电容值应为多大?电路的特性阻抗为多大?品质因数为多大?解：可得：，2-21 星形联接的三相对称电源，选择V，试写出、的表达式，并作相量图。解：V，, , ,相量图如下：2-22 一组星形联接的三相对称负载，每相负载的电阻为8，感抗为6，电源电压V(1) 求各相负载的电流(2) 画出电压电流的相量图解：(1)由可得, (2) 电流电压相量图：2-23 对称三角形负载中，已知线电流A，试写出、，并作相量图。解：, A , , , 2-24 在三相对称电路中，电源的线电压为380V，每相负载电阻R=10，试求负载按星形和三角形联接时的线电流和相电压。解：负载按星形联接时： 负载作三角形联接时： , 2-26 对称三相负载按星形联接，接在线电压为380V的对称三相电源上，测得P=5.28kW，求(1) 负载的相电流、相电压及电源的线电流。 (2) 如将上述负载改成三角形联接，电源电压不变，求负载的相电流、相电压、线电流及三相有功功率。解：(1) Y型联接 (2)型联接为星形联接时的倍，即17.3A;线电流为相电流的倍，即30A；三相有功功率为星形联接时的3倍。2-20 已知理想变压器初级电压=220V，负载功率为0.5W。试求 ：(1)该变压器的变压比n；(2)初级回路与次级回路中的电流I1，I2 。解：(1) 根据,得出,变压器的变比 (2) 根据理想变压器在能量传输过程中不发生损耗,可得出：第3章综合练习参考答案3-1 他励直流电动机在下列条件下其转速、电枢电流及电动势是否改变？(1) 励磁电流和负载转矩不变，电枢电压降低；(2) 电枢电压和负载转矩不变，励磁电流减小；(3) 电枢电压、励磁电流和负载转矩都不变，电枢串联一个适当阻值的电阻。答：(1)Ia不变，n下降，E下降；(2)Ia增加，n增加，E下降；(3)Ia不变，n增加，E下降。提示：用和来分析。3-2 有一他励电动机的额定数据如下：, ，。已知，试求：额定电枢电流、额定励磁电流、励磁功率、额定电流时的反电动势。分析：他励电动机的接线图图如题图3-2所示。图中Rst是电枢电路中串接的起动电阻，启动后逐段切除。Rf为励磁调节电阻。题3-2图解：(1) ，额定电枢电流为 (2) 额定励磁电流为 (3) 励磁功率为 (4) 因为，所以3-3 已知Y132S4型三相异步电动机的额定技术数据如下：功率转速电压效率功率因数IM/INTM/TNTmax/TN5.5kW1400r/min380V85.5%0.8472.22.2电源频率为50Hz。试求额定状态下的转差率,电流,转矩,起动电流，起动转矩，最大转矩。解： 又因为 所以 3-4 有两台电动机M1、M2，分别控制机床的润滑油泵和主轴。工作时，必须先启动油泵电动机M1，使润滑系统有足够的润滑油之后，方能起动主轴电动机M2。若油泵停转则主轴必须同时停止工作；当油泵工作时，主轴可单独停转。试绘制满足此过程的控制电路图。解:根据控制要求，控制电路如题3-4图所示。题3-4图分析：油泵电动机M1由KM1控制；主轴电动机M2由KM2控制。按下SBst1时，KM1通电并自锁，主触点接通M1的电源，使其启动；同时，KM1的常开辅助触点闭合，为KM2线圈通电作好准备。只有此时按下SBst2，KM2才能通电，使M2启动。在M1起动前，由于KM1的常开辅助触点不通，即使按下SBst2也不能启动M2。如果按下SBstp1，则KM1失电，其辅助触点断开，使KM2也失电，故M1、M2同时停转；如果按下SBstp2，则KM2失电，电机M2单独停转。3-5 如题3-5所示是一个小型起动设备的控制电路，试分析其工作过程。解：按下SB1KM1通电M1正转提升机上升，若达到上限位ST1(终端保护)时，KM1自动断电M1停止，此时SB1不起作用。按下SB2KM2通电M1反转提升机下降。按下SB3KM3通电M2前移，若到达前限位ST2时KM3自动断电M2自动停止，此时按SB3不起作用。按下SB4KM4通电M2后移，若到达后移限位ST3时KM4自动断电M2停止，此时按SB4也不起作用。同样，除了KM1与KM2有互锁，KM3与KM4有互锁外，点动按钮SB1SB4也采用复合式，起互锁作用。题3-5图3-6 如题3-6图所示有两条传送带A和B，分别由两台鼠笼式电动机M1、 M2驱动，工件由B向A传送，A的末端装有行程开关ST1,B的末端装有行程开关ST2，有工件通过时，行程开关动作。现要求：(1)M1可起动两续运转；停止时，M2先停后，M1才可停止。(2)M2必须在ST2处无工件或M1在运行一段时间内ST1处无工件(无堆积)时才能起动，否则自动停止。(3) 有短路，零压，过载保护。试画出控制电路图。解：控制电路如下图所示：(1) 用KM2常开触点与SB1停止按钮并联完成。(2) 用时间继电器KT通电延时断开常闭触点与行程开关ST2常闭触点并联接在KM2自锁电路中，以满足要求。第4章综合练习参考答案4-1 光电式编码器有哪些基本类型？答：绝对式编码器和增量式编码器。4-2 简要说明M测速和T测速法的应用。答：在一定的时间间隔Tc内(如10s、1s、0.1s等)，用编码器产生的脉冲数来确定速度的方法为M法测速。若编码器每转产生N个脉冲，在Tc时间间隔内得到m1个脉冲，则编码器所产生的脉冲频率为f=m1/Tc；则转速(r/min)为n=60f/N=60(m1/Tc)/N=60m1/(NTc)用编码器所产生的相邻两个脉冲之间的时间来确定被测转速的方法称为T法测速。在T法测速中，必须使用标准频率fc(其周期为Tc，例如1)作为测量编码器周期T的“时钟”。设编码器每转产生N个脉冲，测出编码器输出的两个相邻脉冲上升沿(即周期T)之间所能填充的标准脉冲个数m2，就可得到周期T，T=m2Tc 。4-3 简要说明伺服控制的基本要求。答：基本要求有：(1) 动态响应快，即尽可能快的机械运转响应，尽可能减小转子的转动惯量。(2) 转矩特性在高速运转和低速运转时恒定。(3) 无“自转现象”(即当控制电压为零时，电机应能迅速自动停转)。(4) 速度控制范围广。(5) 具有线性的机械特性和调节特性 。(6) 较强的过载能力。4-4 什么叫自转现象？如何消除交流伺服电动机的自转现象？答： 交流伺服电动机的控制电压为0时，转子立即停转，满足伺服性。如果控制电压为0时，转子仍旧继续旋转，这种失控现象称交流伺服电动机的“自转现象”。增大转子电阻，使Sm1，机械特性处于II、IV象限，当交流伺服电动机的控制电压为0时，转子承受制动性转矩，迫使转子停转，这样就消除了自转现象。4-5 简述台达ASD-A伺服控制系统基本接线。答：(1) 安装伺服电机和伺服单元，根据设备自身要求，选择适当的安装方式、安装地点。(2) 配线，包括与外围机器的连接、伺服单元内部的框图、主电路的配线、输入与输出信号、与编码器的配线。4-6 反应式步进电动机的步距角与齿数有何关系？答：先假定转子上只有四个齿，这样齿距角为90。4-7 步进电动机有哪些基本技术指标？答：有(1)步距角；(2)最大静态转矩Tm；(3)静态步距角误差；(4)起动频率fst。第5章综合练习参考答案5-1 在题图(a)所示电路中，ui是输入电压，其波形如图5-1(b)所示，试画出与ui对应的输出电压的波形图。设二极管为理想二极管(导通时正向电阻为零，截止时反向电阻为无穷大)。题5-1图答：ui3V，D导通，uo=ui；ui5V ,D截止，uo=ui；ui5V ,D导通，uo=5V；ui UREF时，uo=+UOPP时，二极管反向截止，三极管饱和导通，指示灯亮。此时R3起限流电阻作用，使三极管基极电流不宜太大。当ui UREF时，uo =-UOPP ，使三极管截止，报警灯灭。此时二极管导通，保护三极管的发射结反向电压不会太高而被击穿损坏。图5-10图5-11 有一电阻性负载需要直流电压60V，电流30A。今采用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电。试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶闸管。答：因带负载电阻的单相半波可控整流输出直流电压 ，0.212 。故，控制角，导通角电流有效值，iio。因Io30A，故。选用晶闸管：晶闸管的正向平均电流。因，故，又因URRM=URRM=Um=，选用KP50-7型，即正向平均电流为50A，额定电压为700V的晶闸管。5-12 有一电阻性负载需要可调的直流电压060V，电流010A。现采用单相半控桥式整流电路，试计算变压器副边的电压，并选用整流元件。答：对于单相半控桥式整流电路，因，当时，Uo60V，。考虑电网电压波动，管压降及导通角常常到不了180o等因素，交流电压还要加大10左右，所以变压器副边电压=1.1U=1.166.7=73.3V。故晶闸管及二极管的耐压应大于，即大于104V。所以选平均电流大于5A，耐压值大于104V的管子。5-13 试分析题图所示可控整流电路的工作情况。题5-13图答：二极管组成桥式整流电路，它的输出为全波整流波形。当晶闸管在控制信号ug触发下，则晶闸管导通，负载RL上得到的电压uo与io如图所示。题5-13答案第6章综合练习参考答案6-1 按下列要求进行数制转换。(1)(23)10= (10111)2= (17)16=(0010 0011)8421BCD (2)(35.25)10=(100011.01)2= (23.4)16=(0011 0101.0010 0101)8421BCD (3)(11011)2=(27)10= (1B)16=(0010 0111)8421BCD (4)(1110101.110)2=(117.75)10= (75.C)16=(0001 0001 0111.0111 0101)8421BCD 6-2 什么叫真值表？列出函数Y=的真值表。解：真值表是将输入逻辑变量全部取值与输出逻辑变量取值一一对应，用0、1表示，并列出表格。Y=的真值表：ABCY000000100100011110011011110011116-3 用逻辑代数法证明下列各逻辑函数恒等式。(1)AB+BCD+ =AB+C (2)ABCD+=（3）+BC+证明：AB+BCD+=AB+BCD=AB+C+BCD=AB+C = =(+B)(+C)(+D)(A+) =(+C+BC)(A+AD) =+ABCD +BC+= (1+)+BC =+C+BC=+BC =+BC6-4 用代数法化简下列逻辑函数表达式。(1)Y=A+ABC+A+BC+(2)Y=A+B+A(3)Y=+AB+BC(4)Y=AB+B(5)Y=A(+BC)+B(B+CD)+B解：(1)Y=A(1+BC+)+C(B+) =A+C (2)Y=A(1+)+B=A+B=A+B (3)Y=+AB+BC=1+ BC=1 (4)Y= AB+ (5)Y=ABC+B=B6-5电路输入端A、B的信号波形如题6-5图所示。分别画出与门、或门、与非门、或非门的输出波形。题6-5图解：6-6 根据题图所示门电路的输入电压波形画出输出电压波形。图6-6 解：Y=+BC=+C6-7TTL电路有何特点？如何处理TTL与非门及或非门的多余输入端？答：TTL电路速度快，功耗大，集成度低。TTL与非门的多余输入端可以并接、接高电平、悬空。TTL或非门的多余输入端可以并接、接低电平、悬空。6-8 已知组合电路如题图所示，试写出其最简与或表达式、列出真值表。题6-8图解：Y=ABCY000100110100011010011011110011106-9 根据题图所示逻辑图，写出逻辑函数表达式，若不是最简式则化为最简的与或表达式。题6-9图解：Y=A(B+C)+BC=AB+BC+AC6-10 根据题6-10所示真值表写出逻辑函数Y的逻辑表达式。题6-10真值表输 入输出ABCDY0001000101010010110010001101001101011101解：Y=+6-11 已知组合电路如题图所示，试写出其最简与或表达式，列出真值表并说明其逻辑功能。题6-11图解：Y=+BC、F=A+BCABCYF0001000110010100111110001101011100111111逻辑功能