电气基础课堂笔记.docx

题1.1简述电路的几个组成部份及功能。电源、负载、导线和开关。电路作用一是进行电能的传输、分配和交换，二是产生、传递和变换电信号。电源是把其它形式得能量转换成电能的设备；负载时电路中消耗电能的设备；导线和开关是电源和负载之间必不可少的连接和控制部份。题1.2电流的方向是怎样规定的？电子的运动方向是不是电流的方向？规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反向作为电流的方向，电子是指负电负，不是电流的方向。题1.3什么叫电位？什么叫参考点？当参考点改变时，电场中各点的电位和任意两点之间的电位差有没有变化？电场力把单位正电荷从电场中的某点移动到参考点（即零点）所做的功，称为该点的电位，电位是某点到参考点之间的电压。参考点是人为指定的假设电位为零的点。若参考点改变，则每点的电位也随之改变，但任意两点间的电压不变。题1.4什么叫电动势？它和电压有什么差别？在电场中，将单位正电荷由低电位移向高电位时外力所做的功称为电动势。电压和电动势的主要区别在于，电压是反映电场力做功的概念，其正方向为电位降的方向；而电动势则是反映外力克服电场力做功的概念，其正方向为电位升的方向，两者的方向是相反的。电压和电动势的基本单位均为V。电压的正方向规定为由高电位指向低电位，即电位降的方向。电动势的正方向规定为由低电位指向高电位，即电位升的方向。题1.5式换算下列电压电流的单位：（1）0.05A= 50 mA; (2) 2.5ma = 2500 mA(3)1.05*10 4 V= 10.5 KV; (4) 0.8*10 -5 V= 8 mV; (5) 300000mV= 300 V题1.6有一个电炉，已知额定功率是600W，额定电压是110V，可不可以直接把它接到220V电源上？如不行，采取什么措施后才能使用？用二个同样的电炉串联。题1.7电路三种基本状态的特征是什么？有载状态： I=ERL+R0 电源的端电压为 U=E-IR0 ，功率平衡式 P=EI-I R0=PE-DP开路状态 I=0 U=0 P=0 短路状态 U=0 I=IS=ER0 PE=IR0=DP P=0附加题短路的原因、危害、预防。产生短路的原因往往是由于接线错误或绝缘损坏；短路时的短路电流IS很大，它可能使电源和电路遭受机械的与热的损伤和毁坏；为防止短路，可在电路中接人自动断路器和容断器。附加题混联电路计算已知R1=2V R2=5V R3=2V R4=3V R5=3V , 求总电阻值？解：将上图电路变化成如下图：RAB=R1+R5R2R1+R5+R2=2+3*52+3+5=2.5VRAC=RAB+R3R4RAB+R3+R4=2.5+232.5+2+3=1.9V答：总电阻值是1.9V 40W 60W如上图有40W和60W灯串联接在交流220V电路，求它们分别功率多少？解：先求灯丝电阻40W电阻：R40W=V2P=220240=4840040=1210V60W电阻：R60W=V2P=220260=4840060=807V再求电流I=UR1+R2=2201210+807=22020170.1AP40W=I2R=0.12*1210=12.1WP60W=I2R=0.12*807=8.07W答：40W灯实际功率是12.1W，60W灯实际功率是8.07W题1.8如图所示，已知R1=100V，两个电流表的指示分别是I=3A, I1=2A,问I2和R2应该多少？ 解U=I1R1=100*2=200VI2=I-I1=3-2=1A R2=U2I2=2001=200V答：I2=1A , R2=200V题1.9有两组蓄电池并联供电给负载，如图所示。E1=122V, r01=4V, E2=126V, r02=2V, R=10V。 试用支路电流法求两蓄电池各供给电流和功率，负载消耗多少功率？解：一根据KCL列b 点方程I=I1+I2根据KVL列abefa回路方程E1-E2=r01I-r02I2列bcdeb回路方程E2=r02I2+IR代入参数整理方程I=I1+I2 (1)-4=4I1-2I2 (2)126=2I2+10I (3)将（1）式代入（3）式消除I 126=2I2+10I1+10I2 (4)将（2）式等号两边乘6得 -24=24I1-12I2(4)式减（5）得 126-24=12I2+10I1+24I1-12I2102=34I1 I1=10234=3A将I1代入（2）式得 -4=4*3-2I2-4-12=-2I2 I2=162=8A根据（1）式得 I=I1+I2=3+8=11AP1= PE1=Pr01= E1I1-r01I1= 122*3-4*3=366-36= 330WP2= PE2-PR02= E2I-r02I2 = 126*8-2*8= 1008-128= 880WPR=I R= 11*10= 12*10= 1210W答：I1=3A I2=8A I=11A, P1=330W P2=880W PR=1210W解二根据KCL列出b点公式 SI入=I出 I1=I2=I更据KVL列abcdefa回路方程 E1=I1r01+RI列bcdeb回路方程 E2=I2r02+RI代入参数整理方程I1+I2=I （1）122=4I1+10I61=2I1+5I （2）126=2I2+10I63=I2+5I （3）将（1）式分别代入（2）（3）式消除I61=2I1+5I1+5I2 61=7I1+5I2 (4)63=I2+5I1+5I2 63=6I2+5I1 (5)（4）式等号两边乘6得 366=42I1+30I2 (6)(5)式等号两边乘5得 315=30I2+25I1（6）式减（5）式得 366-315=42I1+30I2-30I2-25I151=17I1 I1=5117=3A将I1代入（4）式得 61=7*3+5I2 61=21+5I2 I2=405=8A由（1）得 I1+I2=I I=3+8=11A三，用叠加原理解1.9题将原图化成两电源分别单独作用的电路图E1单独作用I=E1r01+R*r02r02+R=1224+10*22+10=1224+2012=12248+20=146468=36617AI2=Rr02+R*I1=102+10*36617=1012*36617=30517AI=I1-I2=36617-30517=6117AE2单独作用I2=E2r02+r01*Rr01+R=1262+4*104+10=1262+4014=176428+40=176468=44117AI1=Rr01+R*I2=104+10*44117=1014*44117=31517AI=I2-I1=44117-31517=12617A叠加I1=I1-I1=36617-31517=5117=3AI2=I2+I2=30517+44117=13617=8AI=I+I=6117+12617=18717=11A功率求解同支路法一样，答题与前一样。题1.10列出克希荷夫（基尔霍夫）电压定律方程式的步骤。在列方程式时要确定各电源电动势和各电阻上电压降的极性，先在图上选择一个回路绕行方向，以这个方向作为判断电动势和电压降正负的标准，一般选电动势的正方向（即由电源由负到正的方向）作为回路绕行方向。若某一电动势的正方向与绕行方向一致，则该电动势取正号，反之取负号；若通过某一电阻上的支路电流方向与回路的绕行方向一致时，该电阻上的电压降取正号，反之取负号。题1.11应用叠加原理进行计算时，应该注意那几个问题？1 假设电路中只有一个电动势单独作用时，要将其余电源的电动势短路（即假定其余电动势为零），但它们的内阻仍然要保留。2 计算电路中全部电动势共同作用下的某支路电流时，要注意这个电流的各分量的正方向。如果电流分量的正方向与原电路所标出的正方向相同时，则取正；不同相时，则取负。3 叠加原理只适应于线性电路，不适用于含有非线性组件的电路。4 在线性电路中，叠加原理只适用于计算电流和电压。题1.12蓄电池组的电池电压为6V，一电阻R1=2.9V接在它的两端，测出电流为2A，求它的内阻为多少？如负载电阻改为R2=5.9V，而其它条件不变，则电流是多少？解：E=r0+R1*I16=(r0+2.9)*26=2r01+5.8-5.8=2r0r0=0.22=0.1VI2=Er01+R2=60.1+5.9=1A答：内阻为0.1V，I2电流是1A.题1.13额定值为1W10V的电阻，使用时其端电压和电流不得超过多少？解：P=IR I=PR=110=0.01A P=U2R U=PR=1*10=3.16V答：端电压为3.16V，电流为0.01A题1.14测量一节蓄电池的电路如图所示，当开关S未于位置1时，电压表读数为12V;开关S位于位置2时，电流表读数为11.32A。已知电阻R=1V，电流表内阻为0.03V.求蓄电池的电动势E与内阻R0解：开关1位置因外电路开路E=U=12V I=UR=ER+r0+R0 代入参数： 11.32=121+0.03+R0 1.03+R0=1211.32 R0=1211.32-1.03=1.06-1.03=0.03V答：内阻为0.03V，电动势为12V题1.15电动自行车电池一般由三节蓄电池（额定电压12V，总内阻R02=36mV）串联而成。当充电器电源额定电压U=36V,电流I=1.7A,内阻R01=0.1V。试说明功率的平衡。解:1电源端：U=E1-DU1=E1-R01I2负载端：U=E2+DU2=E2+R02IE1=E+R01I=36+0.1*1.7 =36+0.17=36.17V电源输出P1=E1I=36.17*1.7=61.489WE2=E-R02I=36-0.36*1.7=36-0.0612=35.9388V负载耗功 P2=E2I=35.9388*1.7=61.096W全电路 E1=E2+R01I+R02I等号两边同乘I得各功率 E1I=E2I+R01I+R02I代入已知参数得36.17*1.7=35.9388*1.7+0.1*1.7+0.036*1.761.489W=61.096W+0.289W+0.104W其中E1I=61.489W为电源（充电器）输出功率E2I=61.096W为负载（蓄电池）取用功率R01I=0.289W为电源（充电器）内阻损耗功率R02I=0.104W为负载（蓄电池）内阻损耗功率由此可见在一个电路中电源产生的功率和负载取用的功率以及内阻消耗的功率是平衡的。题1.16如图所示，若将S断开，则A、B两点的电阻以及电流I1、I2将如何变化？当S断开时，AB两点的电压升高，I1下降，I2上升题1.17如图所示，已知I1=3A, I4=5A, I5=8A,试求I2，I3和I6。解：a点 I1=I4-I6 b点 I2=I5-I4 c点 I3=I6-I5 代入参数得3=-5-I6 （1）I2=8-(-5) （2）I3=I6-8 （3）（1） 式 I6=-3-5=-8（2） 式 I2=8+5=13（3） 式 I3=-8-8=-16题1.18如图所示，设E1=140V,E2=90V,R1=20V，R2=5V，R3=6V，试求各支路电流。解：一根据KCL列a点方程I3=I1+I2根据KVL列eabfe回路方程E1=R1I1+R3I3列acdba回路方程 E2=R2I2+R3I3代入已知参数I3=I1+I2 (1)140=20I1+6I3 (2)90=5I2+6I3 (3)将（1）式分别代入（2）（3）式得140=2I1+6I1+6I2 140=26I1+6I270=13I1+3I2 (4)90=5I2+6I1+6I2 90=11I2+6I1 (5)(4)式等号两边乘11得 770=143I1+33I2 (6)(5)式等号两边乘3得 270=33I2+18I1 (7)（6）式减（7）式得770-270=143I1+33I2-33I2-18I1500=125I1 I1=500125=4A将I1代人（4）式得： 70=13*4+3I2 70=52+3I2 3I2=18 I2=183=6A有（3）得： I3=I1+I2=4+6=10A答：I1=4A,I2=6A, I3=10A解二 用叠加原理求将原电路化成两电源分别单独作用的电路E1单独作用时: I1=E1R1+R3R2R3+R2=14020+6*56+5 =14020+3011 =1540250 =6.16 I3=R2R3+R2*I1=56+5*6.16=30.811 =2.8 I2=I1-I3=6.16-2.8=3.36E2单独作用时 : I2”=E2R2+R1R3R1+R3 =905+20*620+6 =905+12026 =2340130+120 =2340250 =9.36 I3”=R1R1+R3 *I2”=2020+6 *9.36=187.226 =7.2 I1”=I2”-I3”=9.36-7.2=2.16叠加: I1=I1-I1”=6.16-2.16=4A I2=-I2+I2”=-3.36+9.36=6A I3=I3+I3”=2.8+7.2=10A题1.19如图所示，当US=100V时，I=1A.现若Us=30V,则此时I等于多少？线性电路中电压与电流成正比，因电阻不变，所以电路中电压上升3倍，则电流也增加3倍，此时的I=3A题2.1磁路的结构一定，磁路的磁阻是否一定，即磁路的磁阻是否是线性的？磁路欧姆定律： = INSuL = IN1uS = FmRm ；式中Fm=IN 称为磁动势，单位为A，Rm=1/(Us) 称为磁阻，磁路的结构一定，磁路的磁阻是一定，即磁路的磁阻是线性的。题2.2什么叫磁通？为什么磁感应强度B又叫做磁通密度？磁感应强度与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，磁感应强度在数值上可以看成与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。附加题磁场强度与磁感应强度的区别磁场强度H代表电流本身所产生的磁场的强弱，反应了电磁的励磁能力，其大小只与磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关；B代表电流本身所产生的以及介质被磁化后所产生的总磁场的强弱，其大小不仅与电流的大小有关，而且与介质的性质有关。题2.3涡流的大小取决于什么？在实际工作中，我们一般用什么方法来减少涡流损耗？涡流大小取决于磁芯的电阻，为了减少涡流损耗，可以通过选择高阻值的磁性材料，或者使用叠层次芯来减少涡流。附加题涡流在工业生产中有用的地方利用涡流的热效应来冶炼金属，利用涡流和磁场相互作用产生电磁力的原理来制造电磁炉和感应式仪器等。题2.4什么叫磁场力？磁场力的方向和大小。通电导线在磁场中受到作用力，这种作用力称为磁场力；方向可以用左手定则来判断：平摊左手，使大母指与其余四指垂直，让磁力线穿过手心，若四个手指指向电流方向，那么大母指所指得方向就是磁场对通电导体作用力的方向。磁场力的大小与磁场感应强度，导体中的电流、磁场中的导线长度及导线与磁场之间的夹角有关。F=BILsina题2.5线圈中感应电动势的产生与大小。当穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中产生的感应电动势大小与穿过线圈的磁通量对时间的变化率和线圈的圈数成正比；导线在均匀磁场中作切割磁力线运动时，导线中所产生的感应电动势的大小和磁感应强度B、导线长度L,导线切割磁力线的速度V，导线运动方向与磁力线之间的夹角a有关。E=BLVsina题2.6通电导线之间的相互作用电流方向相同，导线就互相吸引，电流的方向相反，导线就互相推斥。题2.7将一根直导线方在均匀磁场中，导线与磁力线方向垂直，导线长度为0.1米，其中流过的电流0.9A。今测得导线所受的力为0.0433牛顿，求磁场的磁感应强度B解: 因导线与磁力线方向垂直=90根据公式 F=BILsin 则 B=FILSin =0.04330.9*0.1*sin90 =0.04330.9*0.1*1 =0.04330.09 =0.48 (T)答：磁场磁感应强度为0.48（T）题3.1设u=Um=sin(vt+285),i=Imsin(vt-75)。问电压与电流的相位差位多少？作出它们的波形图。解：两个同频率正弦量相位差就等于初相之差电度角为vt，于是t=0时初相1=+285度同理电度角为vt，初相为2=-75度相位差=u-i=285-(-75)=360(两者相位差=1-2=+285度-(-75度)=+360度)题3.2额定电压为220V的电灯泡,分别接在220V的交流电源上和220V的直流电源上,电灯发光有没有区别?哪个灯泡亮？解：没有区别，同样亮。220V交流电电压范围为-380V到+380V呈sin(X)曲线往复上下波动，但输出功率与直流220V相等，所以叫220V交流电。接上电灯泡后，电流输出功率一致，所以一样亮。题3.3已知电流的舜时直表达式为i=sin(1000t+45)A,求其最大值角频率，频率与初相角。解i=Imsin(vt+),最大值Im =1Av=10000弧/s频率f=v2 =10002*3.14 =10006.28 =159Hz初相角=45度(其中角频率v=2f =2*159=6.28*1591000rad/s周期T=1/f=1159=0.006有效值正为i=Im2 =11.414 =0.707A)交流电路中某电阻R上电流的瞬时值表达式为i=10sin(3140t+60)A。则其频率，周期，角频率，最大值，有效值，初相角各为多少？解i=Imsin(vt+), 其中角频率v =3140=1000最大值Im =10初相角=60度=/6频率f=v/2= 31402*3.14=31406.28 =500Hz周期T=1/f=0.002s有效值为i=Im2 =101.414 =7.07A题3.4已知一正弦电动势e的三要素，Em=200V, v=314rad/s, =-(/6)rad,试写出e的解析式。解：e=200sin(314- 6)(v=2f f=v2 =3146.28 =50Hz 2=360度 =-(180/6)rad=30度 e=200sin(314t-30) 。)题3.5有两个正弦电压，u1与u2其波形图分别如图所示，已知U1m=80V,U2m=100V,Dt1=2ms, Dt2=20ms,T1=20ms, T2=24ms.试写出正弦电压u1和u2的涵数表达式。解：U1=80sin(100 + 5) v=2f=2T =20.02 =100 =220 *2=110 *2 = 5 U2=100sin(83.3 - 3)v=2T =20.024 =83.3 =424 * 2 =3（U1=80sin(314t+36) U2=100sin（262t-60)）题3.6把一个100欧姆的电阻组件接到频率为50赫Hz，电压有效值为220V的正弦电源上，问电流是多少？如保持电压值不变，而电源频率改为5000Hz, 这时电流将为多少？解：纯阻性负载中cos=0，频率变化对电流无影响(P=U2Rcos=2202100 *1=48400100 =484WI=VR =220100 =2.2A答：50Hz电流2A，5000Hz电流也为2A)题3.7以下说法中，那些是正确的，那些是错误的？1 所谓线性电阻，是指该电阻的阻值不随时间的变化而变化。（正确）2 线性电阻的伏安特性与施加电压的极性无关，即其是双向性的。（正确）3 电阻组件在电路中总是消耗电能的，与电流的参考方向无关。（正确）4 根据式P=U/R可知，当输电电压一定时，若输电线电阻越大，则输电线损耗功率越小。（错）此式只说明电压一定时，电阻越大，输出的电功率越小，并非输电线损耗小。输电导线的能量消耗是发热造成，应用P=IR式计算。5 电感组件两端的电压与电流的变化成正变，而与电流的大小无关。（正确）因U=Ldidt6 当电容两端电压为零时，其电流必定为零。（错）因电容的电流超前电压90相位，在电压施加初舜间，电压不可能建立，而电容上就有电流了。7 电路组件两端短路时，其电压必定为零，电流不一定为零；电路组件开路时，其电流必定为零，电压不一定为零。（正确）电感元件线圈短路时还有电流，开路时有电动势存在。8 在稳定的直流电路中，电感组件相当于短路，电容组件相当于断路。（正确）XL=2fL, XC=12fc (f=0 XC= )题3.8如果交流电压表读数为220V，问此交流电压的最大值是多少？解： Um=u2 =1.414*220=311V答：交流电压最大值311V题3.9在发电厂中一般都用电抗器来限制短路电流，为什么不用电阻？答：电抗器是一种电阻很小而感抗很大的线圈，正常工作情况下，串联在电路中的电抗器上产生的电压降很小，不会影响电路的正常工作，在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流，如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的，而采用了电抗器后，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。（限制短路电流应该是电抗器。电抗器在交流电路中的限流作用类似于直流电路中的限流电阻。比限流电阻更优越的特点是，对于突变的瞬间电流，具有比稳态电流更强的限制（抑制）能力）补充题当外加电压使电容器储存电荷时叫充电，而电容器向外释放电荷时叫方电。当电容器充电结束时，电容器两端虽然仍加有直流电压，但电路中的电流即为零，这说明电容器具有阻隔直流的作用，若电容器不断充方电，电路中就始终有电流通过，这说明电容器具有能通过交变电流的作用，通常称电容器的这种性质为“隔直通交”三相与单相比较优点A 三相发电机比同尺寸单相发电机输出功率更大。B 三相发电机采用维护都较方便，运转时振幅比单相发电机要小。C 在同样条件下，输送同样功率时，特别在远距离输电时，三相输电线比单相输电线可节约25%左右的材料。题3.11在日光灯电路中，已知U=220V,R=300V，L=1.65亨，f=50Hz.求电路的功率因数cos和消耗的功率P.解：电感阻抗 XL=vL=2fL=2*3.14*50*1.65=518V阻抗 Z=XL2+R2 =5182+3002 =268324+90000 =358324 =598.6V有功功率 P=IR =0.368*300=0.135*300=40.62W（电流 I= UZ =2203002+5182 =220358324 =220599 =0.368A视在功率 S=IU=0.368*220=80.96VA功率因数 Cos=PS =40.6280.96 =0.5Cos=PS =RZ =300598.6 =0.5）答：功率因数是0.5，功率P=40.62W补充题已知某三相对称负载接在线电压为380V的三相电源，其中（每相的相电阻）R相=6V，X相=8V，式分别计算：1 负载作Y型连接时的相电流，线电流议及有功功率。2 负载作D型连接时的相电流，线电流以及有功功率。3 两种负载连接作一比较。解：Z相=R相+X相 =6+8 =36+64 =100 =10V1负载作Y型连接时U相=UY线3 =3803 =220V则IY相=UY相Z相 =22010 =22A=IY线又cos =R相Z相 =610 =0.6则Py=3U相*I相*cos =3*220*22*0.6=8.7KW或P=3 *U线I线cos=3*380*22*0.6=8.7KW2负载作D型连接时因UD相=UD线=380V则ID相=UD相Z相 =38010 =38AID线=3 ID相=3 *38=66A则PD=3U相I相cos=3*380*38*0.6=26KW或P=3 U线I线cos=3 *380*66*0.6=26KW3 两种连接的比较ID相Iy相 =3822 =3 ID线Iy线 =6622 =3PP y =268.7 3题3.12如图所示，假定三相负载阻抗相同，已知连接在电路中的安培表A1的读数是15A，那么安培表A2的读数是多少？解：三角型负载中线电流 I线=3 I相=3 *15=25.98A题3.13在（1）星型负载有中线，（2）星型负载无中线，（3）三角型负载的电路中，一相负载的改变对其它两相有无影响？解：（1）星型负载有中线，一相负载的改变对其它两相无影响。（2）星型负载无中线，一相负载的改变对其它两相有影响。 （3）三角型负载的电路中，一相负载的改变对其它两相无影响。题3.14为什么三相负载不对称时应采用三相四线制？为什么三相四线制电源的中线上不允许加接容丝？解：三相相电压对称并负载也对称，这时中线电流为零。若在三相相电压对称，三相负载不对称的情况下（每相负载不同），各相电流不对称，这时中性线上有电流通过，中性线不能省去，中性线上不能安装容断器和开关就是保证中性线不会断开。三相负载不对称（也叫不平衡）时，通常采用三相四线制，这样做的优点有：能保证各相的电压相等，各相的负载没有相互干扰。由于三相的负载不对称，所以公共零线（也就是“中线”）中是有电流通过的！若这条中线断开了，则三相的负载两端的电压就可能相差很大，接负载最多的那相的电压最低，接负载最少的那相的电压最高，造成最高电压那相的负载被烧毁附录三 要点三相负载两种连接方式，星形连接负载不对称时，UL 3 UP;三角形连接负载不对称时， IL 3 IP;在对称星形连接时，因为中性线电流为0，中性线断开并不影响电路工作。而不对称负载作星形连接时，如果不接中性线，负载中性点N对电源中心点有位移，造成负载各相电压不对称，线电压与相电压之间3 倍的关系被破坏。此时线路阻抗最大的一相其相电压最高，而阻抗最小的一相其相电压最低。在负载极不对称的情况下，相电压最高的一相会使负载的工作状态不正常，甚至烧坏设备。如果有了中性线，中性线阻抗小，则使电源中性点与负载中性点等电位，保证各相负载电压对称。所以，在负载不对称的三相电路中，都采用三相四线制，而且规定中性线上不准安装开关或容断器。题3.15在380V的三相电路中，接有每相电阻为4V，电抗为3V的三相负载，计算星型连接时，负载的三相有功工率。解：U相=U线3 =3803 =220V每相总阻抗 Z=R2+XL2 =42+32 =16+9 =25 =5VI相=U相Z相 =2205 =44A=I线Cos=PS =RZ =45 =0.8P=3U相I线cos=3*220*44*0.8=23KW电阻、电抗、阻抗组成阻抗三角形：电阻、电抗为直角边，阻抗为斜边。用勾股定理：勾3股4玄5每相电流: I=U3Z =3801.7325 =219.45 =43.88A三相有功功率：P=3 *U*I*Cos =1.732*380*43.88*0.8=23(KW)答：P=23KW题3.16提高功率因数的意义及主要方法，提高功率因数能充分利用电力系统和用电企业的设备，同样容量的设备，功率因数越低，其输出有功功率就越少；提高功履因数可减少电力系统损耗和体高供电质量。有提高自然功率因数和无功补偿两种；自然功率因数的办法有：合理配用异步电动机，消除异步电动机在轻负载下的运行现象，降低轻负载运行电机的运行电压，限制异步电动机的空载电流，异步电动机同步化运行，和理调度变压器的经济运行，消除变压器的空载现象等。无功补偿是指在用电负载处，装置一些能供给无功功率的设备，如并联电容器或并联同步补偿济，就地供给无功功率，以减少线路中的无功功率。题3.17在三相供电线路线电压为380V的车间，装有平均功率因数Cos=0.6的异步电动机，其负载为200KW。现需将功率因数提高到Cos=0.95,问应在负载端加装补偿电容器无功功率的电容量为多少Kvar?解：Qc=P(tg1-tg2) 其中1是补偿前的，2是补偿后的.Tg1=sin1cos1 =1-coscos =1-0.60.6 =1-0.360.6 =0.640.6 =0.80.6 =1.33Tg2=sin2cos2 =1-coscos =1-0.950.95 =1-0.90250.95 =0.09750.95 =0.31224990.95 =0.33Qc=P(tg1-tg2)=200(1.33-0.33)=200Kvar答：如需将功率因数提高至Cos=0.95，则应在负载端加装补偿电容器无功功率的容量为180（Kvar）题5.7一台变压器的额定容量S=100KVA，电压为6300/230V,cos=0.8,铁损DPt1=600W,额定负载时的铜损DPt0=2400W。求Kfz=1时变压器的效率及变压器的最大效率。解: 当Kfz=1时，为额定负载情况，故变压器的输出功率为；P20=S*cos=100*0.8=80KW=P20P20+DPt0+DPt1 =80*10380*10+2400+600=8000080000+2400+600 =8000083000 0.964=96.4%变压器的最大效率出现在DPt1=DPt0时，这时的负载系数：K fz=Pt1Pt0 =6002400 =0.25 =0.5即负载为额定负载的一半时，变压器效率最高，这时变压器的输出功率为；P2=P20*0.5=80000*0.5=40000W则最大效率为max=P2P2+Kfz*DPt0+DPt1=4000040000+0.5*2400+600 =4000040000+0.25*2400+600=4000040000+600+600 =4000412000.9709=97.09%答：Kfz=1时变压器效率96.4%，变压器最大效率97.09%题4.1电力工业在国民经济中的重要位置主要体现在什么地方？1 电能是绝大多数工矿企业现代化设备的动力能源，是国民生活实现小康水平的必要保障。2 电能可以十分经济又方便地进行输送和分配。3 电能可以很方便与其它形式的能量（如机械、热能、光能、风能、核能等）互相转换。4 电能在使用中易于被操作和控制，使得其自动化生产、输送和在各个领域中的普及应用易于得到实现。附加题电力系通组成电能作为二次能源，是由发电厂生产；电能的生产、输送、分配和使用组成一个系统，称电力系统，包括电厂、电力网、电能客户。题4.2我国电力系统的电压等级分那几类？第一类额定电压100V以下属于安全电压；第二类额定电压100V1000V称为低压；第三类额定电压1000V以上称高压。附加题大型电力系统的优点1 减少系统中的总装机容量； 2 可以装设大容量机组；3 能够充分利用动力资源； 4 提高供电可靠性； 5 提高电能质量；6 提高运行的经济性；题4.3根据对供电持续性的要求，客户可分为那三级？一级负荷：若停止供电，将会危害生命、损坏设备、产生废品或使生产过程混乱，给国民经济带来重大损失，或者使市政生活发生重大混乱。二级负荷：若停止供电，将造成大量减产，城市大量居民的正常活动受到应响。三级负荷：指所有不属于一级及二级的负荷，如：非连续生产的车间及辅助车间和小城镇用电等。对于一级负荷，至少要有两个独立电源供电，其中每一电源的容量，都应在另一电源发生故障时能完全保证一级负荷的用电；对于三级负荷，不需要备用电源，对于二级负荷是否需要备用电源，要进行技术经济比较后才能确定。题4.4电气主接线选取条件和基本环节。满足安全性、可靠性、灵活性、经济性的要求；电气主接线的基本环节是电源进线、母线（也称汇流排）及高压配电出线（也称馈线）。题4.5母线的作用是什么？什么情况下可以不设置母线？母线起着汇流和分配电能的作用，如果变电站进出回路较多，则易采用母线连接；如果进出回路简单，则不易采用母线连接，因为母线将使配电装置复杂，增加投资，并增加故障的可能性。题4.6简述直流电的优、缺点及使用范围。优点直流电没有相位和功角，当然也就不存在稳定问题，只要电压降、网损等技术指标符合要求，就可以达到转输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优点。对于占线路故障80%90%的单相（或单极）瞬时接地而言，直流比交流具有响应快、恢复时间短、不受稳定限制、可多次再起动和压降运行来消除故障等多方面优点，利用直流输电的调节作用，能有效地提高交流系统的稳定性。直流电可全部自动控制。直流互联时，不轮在那里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不增加交流系统的断路器容量。互相之间的干扰和影响小，运行管理简单方便，深受电力管理、运行部门的欢迎。线路走廊节约，一条同电压的直流线路输送容量约为交流线路的2倍，其转输效率约为交流线路的2倍还多。缺点就过负荷能力而言，交流有更大的灵活性，直流如果需要具有更大的过负载能力，则必须在设备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。直流断路器的费用较高。不能用变压器来改变电压等级。换流设备的费用高。由于产生谐波，需要交流和直流虑波器，从而增加了换流站的费用。控制复杂。附加题可靠性与等价距离。整个系统的可靠性可以从强迫停运率和电能不可用率两个方面进行衡量。直流换流站的造价远高于交流输电的，而直流输电线路的造价则明显低于交流输电线路的；同时，直流输电的网损又比交流的小的多，在某一输电距离下，两者总费用相等，这一距离称为等价距离，等价距离大约为700800Km题4.7电力系统中性点运行方式。电力系统的中性点运行方式主要表现为中性点事否接地及如何接地；1 中性点非直接接地；2 中性点直接接地。题4.8低压配电系统中三种中性点引出线各有那些作用？1 中性线（N），用来接单相用电设备；2 保护线（PE）,用来保障人身安全、防止触电事故的公共接地线，设备外露可导电部分（如金属构架、金属外壳等）可通过PE线接地形成接地保护，当设备发生接地故障时可降低设备金属外壳等带电电压，从而降低触电危险。2 保护中性线（PEN），具有以上两种线的功能，接于供电线路上可进行避雷保护，也叫“零线”或“地线”TN系统系统中N线与PE线合并为PEN线，称为TN-C系统，不适用于对抗电磁干扰要求高的场所，也不适于安全要求高的场所。IN-S系统适用于对抗电磁干扰要求高的数据处理、电磁检测等实验场所，也适于安全要求较高的场所。题4.9何谓短路？短路发生的原因有那些？短路会引起什么后果？短路是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。原因1 电力设备损坏和老化；2 恶劣的自然环境；3 操作人员违规操作，如带负荷拉刀闸等误操作；4 其它原因，如挖沟损坏电缆等。后果短路后回路中电流大大增加，导体间将产生很大的机械应力，支架遭到破坏，设备发热，导体和绝缘的损坏。短路引起电网电压大幅度下降，使客户供电受到影响，用电设备不能正常工作。短路可能造成系统的不稳定。不对称短路引起的不平衡电流，将产生不平衡磁通，会在邻近的电路中感应电动势，造成对通讯系统的干绕。附加题什么是不对称短路？三相短路、二相接地短路、两相短路及单相接地短路；其中三相短路为对称短路，其余三类统称为不对称短路。题4.10二次接线图有几种形式？各有何特点？在什么场合下使用？二次接线图有归总式原理接线图、展开式原理接线图和安装接线图。二次设备以整体的形式和主接线中有关设备画在一起表示二次回路连接关系和工作原理的接线图，称为归总式原理接线图，主要特点是直观，可形象地表明二次设备各组件的形式、数量、结构及其各组件电气连接状况和工作原理，给人以明显的整体观念。缺点是交、直流回路画在一起，连线交错零乱，没有组件的内部接线、端子号码和回路的标号等，读图不便，安装接线时容易出错，依靠它排除故障困难，实际工作中一般都不用归总式原理接线图。展开式原理接线图是在归总原理接线图的基础上，将整体形式的二次回路按其供电电源的性质不同，分解成交流电压、交流电流和直流回路等相对独立的部分，表示二次回路设备配置、连接关系和工作原理的二次接线图，是二次接线装置施工、运行维护以及故障分析和处理的重要图纸。安装接线图是制造厂或施工单位根据展开式原理接线图绘制的配电盘布置及接线的实际安装图。题4.11继电保护的基本任务是什么？它是如何来区分系统正常运行与故障或不正常工作情况的？为了及时正确处理故障和不正常运行状态，避免事故发生，就产生了继电保护，基本任务是：1当电力系统正常运行时，能可高不动作。2 当电力系统中有电气组件发生故障时，能自动、迅速、有选择地将故障组件从电力系统中切除，避免故障组件继续遭到破坏，使非故障组件迅速恢复正常工作。3 当系统中有电气组件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号和跳闸。区别故障于正常工作：继电保护就必须能够区别电力系统是处于正常运行还是不正常运行或故障状态，利用某些某些电气量的显著变化，利用正常运行时没有或很小而故障时却很大的电气量，如负序或零序分量，根据某些非电气量（如气体、温度）的变化，如反应变压器油箱内故障时分解产生的气体而构成的气体保护，电动机因过负荷因起绕组温度升高的过热保护等。原则上说，只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可形成某种判断，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。题4.12继电保护装置基本要求是什么？如何理解它们之间相互矛盾和统一的辩证关系？基本要求即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。简单说就是该动则动，不该动则不动，四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础和基本线索。担是从保护设计与运行的角度上看，很难同时很好满足这四项基本要求，因此在实际中，继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辩证统一关系而进行的。题5.1变压器的电压比及电流比。电压比：E1E1 =N1N2 =K; 电流比： N1N2 =I2I1 =K；题5,2变压器的铭牌指示及其额定值的含义。1 型号 以型号SL-100/10说明含义：S表示三相自冷双绕组变压器，L表示铝绕组（若没有L表示铜绕组），短线后分数的分子表示变压器额定容量为100KVA ,分母表示高压则电压为10KV；2 额定容量Sn 变压器视在功率，单位KVA；3额定电压U1n、U2n；4 额定电流I1n、I2n；5 额定频率；6 额定温升；7 连接组别；题5.3变压器的阻抗变换公式即式 Z1Z2 =( N1N2 ) 是在忽略什么因素的情况下得到的？在不考虑一、二次绕组漏磁通感应电动势和空载电流的因响，并忽略各种损耗，这样的变压器称为理想变压器。题5,4变压器绕组的连接方式及连接组别。连接方式两种；即Y连接和D连接；我国规定标准连接组别只有五种；Y/Y0-12;Y/D-11; Y0/Y-12; Y0/D-11; Y/Y-12Y-中性点不引出的Y连结； Y0-中性点引出的Y连结； 12-高压则线电势与低压则线电势同相； 11-高压则线电势与低压则线电势相差30题5.5变压器的铁损包括那些损耗？铁损与那些因素有关？铁芯中要产生磁滞损耗与涡流损耗，总称铁损，变压器的铁损基本上等于它的空载损耗，当电源电压一定时，铁损基本上是恒定值，与负载的电流的大小和性质无关。题5.6变压器的运行效率与那些因素有关？与铜损和铁损有关题5.7一台变压器额定容量S=10