河北工业大学《电气工程及自动化》期末考试复习指南

河北工业大学《电气工程及自动化》期末考试复习指南考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题（每空2分，共20分）1.一个无源二端网络N，其端口电压为u(t)，端口电流为i(t)，若u(t)与i(t)参考方向关联，则该网络吸收的电功率p(t)=________。2.在正弦稳态电路中，用相量法分析电路时，电容元件的阻抗Zc=________。3.一台三相变压器，额定电压为U1N/U2N=6000/3300V，联结组别为Yyn0，则一次侧额定相电压U1pN=________伏，二次侧额定相电压U2pN=________伏。4.异步电动机的额定转速nN小于其同步转速ns，则该电机为________电机。5.在三相半波整流电路中，若输入交流电压有效值为U2，则输出直流电压平均值Ud≈________。6.某一阶RC电路，时间常数τ=2ms，若初始时刻电容电压uc(0+)=10V，则t=6ms时，电容电压uc(6ms)≈________伏。7.自动控制系统的传递函数G(s)=K/(s+1)(s+2)，该系统的特征方程为________，其有两个极点，位于s平面________（选填：“左半开”或“右半开”）。8.电力电子器件MOSFET具有________（选填：“单向”或“双向”）导通特性。9.继电保护装置应满足选择性、速动性、灵敏性和________四个基本要求。10.理想变压器不消耗能量，它只实现电压、电流和________的变换。二、选择题（每题3分，共15分）1.下列哪个表达式正确描述了基尔霍夫电流定律（KCL）？________(A)Σu=0(B)Σi=0(C)Σp=0(D)Σu=i/R2.将一个电阻R与一个电感L串联，接于直流电源上，经过一个足够长的时间后，流过电阻的电流是________。(A)0(B)U/R(C)U/(R+ωL)(D)U/(R+L)3.一台三相异步电动机的额定功率Pn=10kW，额定电压Un=380V，Y联结，额定功率因数cosφn=0.85，额定效率ηn=87%，则其额定电流In≈________。(A)15.3A(B)18.9A(C)22.1A(D)25.5A4.在单相桥式整流电容滤波电路中，输入交流电压有效值不变，负载电阻R减小，则输出直流电压平均值Ud将________。(A)增大(B)减小(C)不变(D)先增大后减小5.一单位负反馈系统的开环传递函数G(s)=10/(s+1)，其闭环系统是________。(A)稳定系统(B)不稳定系统(C)临界稳定系统(D)无法判断其稳定性三、判断题（每题2分，共10分，正确的划“√”，错误的划“×”）1.戴维南定理适用于任何线性电路。________2.三相异步电动机的转矩特性曲线表明，在定子电压U1保持不变时，电动机的转矩T与转子电流I2成正比。________3.晶闸管（SCR）导通后，即使撤去门极触发信号，只要阳极电流维持在一定数值以上，它仍将保持导通状态。________4.任何控制系统都必然包含控制器、被控对象和测量元件这三个基本部分。________5.在电力系统中，继电保护的动作时间越长越好。________四、计算题（每题10分，共30分）1.如图所示电路，已知U1=10V，U2=4V，R1=4Ω，R2=6Ω，R3=3Ω。求电路中电阻R3消耗的功率P3。（此处无图，假设为U1、R1、R2、R3串联，U2并联在R1两端）2.如图所示电路，已知f=50Hz，U=220V，R=8Ω，Xl=6Ω，Xc=10Ω。求电路中的总电流I以及电路消耗的有功功率P和无功功率Q。（此处无图，假设为R、L、C串联接于交流电源）3.一台三相异步电动机，额定功率Pn=4kW，额定电压Un=380V，Y联结，额定负载时功率因数cosφn=0.8，额定效率ηn=90%。求其额定输入功率P1n和额定电流In。五、分析题（每题15分，共30分）1.简述电力电子器件GTO（门极可控晶闸管）与普通晶闸管（SCR）在触发导通和关断方式上的主要区别，并说明GTO实现关断需要具备什么条件。2.试分析图示直流电机（假设为他励直流电机）的转速特性n=f(T)。当电枢电压U和磁通Φ分别不变时，负载转矩T增大，电机的转速n将如何变化？简要说明原因。（此处无图，假设为典型的直流电机转矩特性曲线示意图）试卷答案一、填空题1.u(t)i(t)2.1/(ωC)3.3464;19894.异步5.0.9U26.3.27.s^2+3s+2;左半开8.单向9.可靠性10.功率二、选择题1.B2.B3.A4.B5.A三、判断题1.√2.×3.√4.√5.×四、计算题1.解析：对节点1列KCL方程：U1/U2=(R2+R3)/(R1+R2+R3)。先求出U1在R3上的分压Ur3，再求P3=Ur3^2/R3。或直接求R3支路电流Ir3=U1/(R1+R2+R3)，P3=Ir3^2*R3。答案：P3=2W。2.解析：总阻抗Z=R+j(Xl-Xc)=8+j(6-10)=8-j4Ω。总电流I=U/Z=220/(8-j4)=220*(8+j4)/(8^2+4^2)=220*(8+j4)/80=22*(1+j0.5)A。I=22∠26.6°A。有功功率P=UIcosφ=220*22*cos(26.6°)=4840*0.894=4311.36W。无功功率Q=UIsinφ=220*22*sin(26.6°)=4840*0.447=2167.08VAR。答案：I=22∠26.6°A，P=4311.36W，Q=2167.08VAR。3.解析：额定输入功率P1n=Pn/ηn=4000/0.9=4444.44W。额定电流In=P1n/(√3*Un*cosφn)=4444.44/(√3*380*0.8)=4444.44/(658.56)≈13.7A。答案：P1n=4444.44W，In≈13.7A。五、分析题1.解析：区别在于关断方式。SCR一旦导通，若无触发信号也会持续导通，关断需依赖外部电路使电流小于维持电流。GTO是全控器件，导通需门极正脉冲触发，关断需门极施加负脉冲信号，强制其电流下降到零。GTO关断需要满足：施加负门极电压、阳极电流降到谷值电流以下。答案：见解析。2.解析：他励直流电机转速特性n=Ea/CeΦ-T/(Ce