电工学1-6章答案.ppt

1、练习题解答,解 S 闭合时，,S 断开时,下一题,返回练习题集,解：S闭合时,下一题,上一题,返回练习题集,解 S 断开时，,1.5.1 试根据理想电压源和理想电流源的特点分析图示的两电路：当 R 变化时，对其余电路（虚线方框内的电路）的电压和电流有无影响？R 变化时所造成的影响是什么？,（a）,（b）,下一题,上一题,返回练习题集,S 断开时，I2 = IS = 2 A 选取由 US、R2 和 S 组成的回路，利用KVL 求得 U = US R2 I2 4 V S 闭合时， R2 右端电位与 US 下端电位相同， R2 两端电压等于 US ，故 I2 = USR2 = 6 A 选取右上结点，

2、利用 KCL 求得 I = I2 IS 4 A,1.6.1 图示电路中，已知 US6 V，IS2 A ，R12 ，R21 。求开关 S 断开时开关两端的电压 U 和开关 S 闭合时通过开关的电流 I（不必用支路电流法）。,解 设通过 R2 的电流为 I2 。,下一题,上一题,返回练习题集,1.6.2 图示电路中，已知 US6 V ，IS2 A， R1R24 。求开关S断开时开关两端的电压U和开关S闭合时通过开关的电流 I（在图中注明所选的参考方向）。,解 设所求电压和电流的参考方向如图。,S 断开时， U14 V,S 闭合时， I 3.5 A,下一题,上一题,返回练习题集,解 设 2 电阻上电

3、流为 I3， 如图。,该电阻与 10 V恒压源并联，故其上电压为10 V，所以 I3 = (102) A = 5 A 。 右回路： 5I12I340 = 0，则 I1= 6 A 或外回路：5I11040 = 0，有 I1= 6 A 再用 KCL 求得 I2= I1I3= 1 A， 左恒压源的功率 P1240 W，由于其电压和电流的实际方向符合电源关联参考方向，故起电源作用； 右恒压源的功率P210 W，由于其电压和电流的实际方向符合负载关联参考方向，故起负载作用。,下一题,上一题,返回练习题集,左恒流源的功率 P140 W，起电源作用； 右恒流源的功率 P23 W，起负载作用。,设 2 电阻上

4、电流为 I，5 电阻两端电压为U3 如图。,下一题,上一题,返回练习题集,解,1.6.5 试分析图示两电路中：(1) 图(a)中的理想电压源在R 为何值时既不取用也不输出电功率？在 R 为何范围时输出电功率？在 R 为何范围时取用电功率？而理想电流源处于何种状态？ (2) 图(b)中的理想电流源在R为何值时既不取用也不输出电功率？在R为何范围时输出电功率？在 R 为何范围时取用电功率？而理想电压源处于何种状态？,解 (a)当 R1 时理想电压源既不取用也不输出电功率;R 1 时,理想电压源取用电功率。而理想电流源始终起电源作用。,(b)当 R1 时理想电流源既不取用也不输出电功率;R 1 时,

5、理想电流源输出电功率; R 1 时,理想电流源取用电功率。而理想电压源始终起电源作用。,下一题,上一题,返回练习题集,1.6.6 图示电路已知 US4 V ，IS11 A ， R12 ， R25 , R32 ， R44 。试根据题 1.5.1 总结出的规律将电路简化后求出 I4；根据题 1.6.5 总结出的规律，分析 IS2 输出和取用电功率的条件。,解,I41 A,当 IS2 2 A 时， IS2 起电源作用，输出电功率。,当 IS2 2 A 时， IS2 起负载作用，取用电功率。,下一题,上一题,返回练习题集,解 各支路和结点标于图中。,联立方程，解得： I10.2 A I21.6 A I

6、31.4 A,1.7.1 用支路电流法求图中各支路电流，并说明 US1 和 US2 是起电源作用还是起负载作用。图中US112 V ，US215 V ，R13 ， R21.5 , R39 。,下一题,上一题,返回练习题集,联立方程，解得： I12.5 A I20.5 A I32 A I41 A,1.7.2 用支路电流法求图中各支路电流。,解 各支路和结点标于图中。,下一题,上一题,返回练习题集,1.8.1 用叠加原理求图示电路中的电流I1和 I2 。,解,下一题,上一题,返回练习题集,解,1.8.2 用叠加原理求图示电路中的电流 I 。,下一题,上一题,返回练习题集,解 恒压源US16 V 单

7、独作用时，,1.8.3 在图示电路中，当 US16 V 时 ，Uab8 V，试用叠加原理求 US0 时的 Uab 。,则 US0 时Uab 的值可记做 Uab 应为三个电源共同作用的结果减去恒压源单独作用的结果：,下一题,上一题,返回练习题集,1.8.4 图示电路中，R2 R3。当 IS0 时，I12 A, I2I34 A。求 IS10 A 时的 I1、I2 和 I3 。,解 恒流源 IS10 A 单独作用时，,则三个电源共同作用时：,下一题,上一题,返回练习题集,解 US 的数值加倍则流通过 R 的电流亦应加倍， 即为 10 A。,1.8.5 图示的虚线方框内是一个由线性电阻组成的任意的无源

8、电路，现已知 US6 V 时，通过 R 的电流为 5 A。若将 US 增加到 12 V，问通过 R 的电流是多少 ?,下一题,上一题,返回练习题集,1.9.1 用戴维宁定理求图示电路中通过理想电压源的电流。图中 US10 V， IS13 A， IS25 A，R12 ，R23 ，R34 。 解,下一题,上一题,返回练习题集,1.9.2 用戴维宁定理求图示电路中理想电流源两端的电压。 解,下一题,上一题,返回练习题集,1.9.3 用戴维宁定理求图示电路中的电流I2 。 解,下一题,上一题,返回练习题集,1.9.4 用诺顿定理求图示电路中的电流 I3 。 解,下一题,上一题,返回练习题集,1.10.

9、1 某非线性电阻的伏安特性如图示,已知该电阻两端的电压为3 V,求通过该电阻的电流及静态电阻和动态电阻。 解,上一题,返回练习题集,【解】 (1) 求初始值 由于 S 闭合前，电路已稳定，C 相当于开路，i1 = IS = 1.5 A。因此，根据换路定律，由换路前( S 断开时)的电路，首先求得,然后，根据，由换路后 (S 闭合时) 的电路求得,返 回练习题题集,下一页,下一题,2.2.1在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，试确定 S 闭合后电压 uC 和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态值。,练 习 题 解 答,(2) 求稳态值 由于电路稳定后，C 相当于开路。因此，首先求得

10、,然后，进一步求得,返 回练习题题集,上一页,下一题,返 回练习题题集,下一页,下一题,【解】 (1)求初始值 由于 S 闭合前，电路已稳定， L 相当于短路，R2 两端的电压等于 US， R2 中的电流即 iL。因此，根据换路定律，由换路前( S 断开时)的电路，首先求得,然后，根据，由换路后 (S 闭合时) 的电路求得,上一题,2.2.2在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，试确定 S 闭合后电压 uL 和电流 iL、i1、i2 的初始值和稳态值。,(2) 求稳态值 由于电路稳定后，L 相当于短路，因此首先求得,然后，进一步求得,返 回练习题题集,上一页,下一题,上一题,或者,稳

11、态值：,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】初始值：,2.2.3在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，C 中无储能，试确定 S 闭合后电压 uC、 uL和电流 i1 、 iC 、iL 的初始值和稳态值。,2.3.1在图所示电路原已稳定，在 t = 0 时，将开关 S 闭合，试求 S 闭合后的 uC 和 iC。,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 本题目是练习利用电阻的串并联来简化电路，求出响应。 根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前的电路求得 换路后电容经 R3 及 R1 与 R2 的并联电阻放电，响应为零输入响应。电路可简化为图所示，其中等效电阻设 电

12、路的时间常数 所以,返 回练习题题集,上一页,下一题,上一题,2.3.2在图所示电路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开关 S 闭合，试求响应 uC 和 iC，并说明是什么响应？,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 本题目是为了练习利用戴维宁定律将电路简化后求响应。 由于换路前电容无储能，故 uC(0) = 0 ，响应为零状态响应。 将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源二端网路，利用戴维宁定理,将原电路变为图所示电路，由戴维宁定理求得,电路的时间常数,则,返 回练习题题集,上一页,下一题,上一题,2.3.3图所示电路原已稳定，求开关 S 闭合后的响应 uC 和 i1

13、、 i2 ，并画出其变化曲线。,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 本题目与上题相同，只是响应为零状态响应。换路前电容未储能， uC(0) = 0 。 将换路后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源二端网路化简为等效电压源，则换路后电路可化简为如图所示 。 其中,则,所以,返 回练习题题集,下一页,上一页,下一题,上一题,uC、i1、i2 的变化曲线见图,上一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,2.3.4图所示电路中电容原先未充电。在 t = 0 时将开关 S1 闭合， t = 0.1s 时将开关 S2 闭合，试求 S2 闭合后的响应 uR1，并说明是什么响应。,下一页,返

14、回练习题题集,下一题,上一题,【解】 此题目与上题相同，只是该电路两次换路，第二次换路 (S2 闭合) 时 uC 的初始值应等于第一次换路 (S1 闭合) 后 uC 在 t = 0.1s 时数值。 t 在 00.1 s 时，电路为图 (a) 所示，且 uC(0) = 0。电路的时间常数,t=0.1s时，S2合上，则,返 回练习题题集,下一页,上一页,下一题,上一题,t = 0.1 s 换路后电路可化简为图 (b) 所示,电路的时间常数,则,则,此为全响应,上一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,2.4.1图所示电路原已稳定。在 t = 0 时将开关 S 从 a 端换接到 b 端。试求换路后的

15、响应 iL 和 uL。,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 此题目与 2.3.1 相同，只是将 C 改为 L。 根据换路定律和电路稳定时电感相当于短路，由换路前的电路得 换路后电感经串联电阻放电，响应为零输入响应，设 电路的时间常数 所以,返 回练习题题集,上一页,下一题,上一题,2.4.2图所示电路原已处于稳态。试求 S 闭合后的 i2 、iL 和 uL，并画出其变化曲线。,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 此题目与 2.3.2 相同，只是将 C 改为 L。 换路前电感无储能，iL(0) = 0，响应为零状态响应。 将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有

16、源二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：,电路的时间常数,则,返 回练习题题集,下一页,上一页,下一题,上一题,上一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,iL、u、i2 的波形见图,2.4.3 图所示电路原已处于稳态。在 t = 0 时将开关 S 从 a 端改合到 b 端。试求换路后的 iL 和 uL，并说明是什么响应。,下一页,返 回练习题题集,下一题,上一题,【解】 此题目与上题相同，只是响应改为全响应。 首先根据换路定律，由换路前的电路求得 然后将换路后的电路用戴维宁定理简化成图 (b) 所示电路，其中 所以 电路的时间常数 则,此响应应属全响应。,返 回练习题题集,上一页

17、,下一题,上一题,返 回练习题题集,下一题,上一题,2.5.1 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求开关 S 闭合后的 uL 和 uR。,则,返 回练习题题集,下一题,上一题,2.5.2 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求 S 闭合后的 uC。,【解】,2.5.3 图所示电路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开关 S 断开，试用三要素法求换路后的 uC 和 iC。,则,【解】,返 回练习题题集,下一题,上一题,2.5.4 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求开关 S 断开后的 iL 和 uL。,【解】,则,返回练习题题集,上一题,练 习 题 解 答,下一题,返 回,【解】 本题目的是

18、为了熟悉正弦交流电的三要素。,（1）,（2）波形图如图3.5 所示。,3.1.1 已知某负载的电流和电压的有效值和初相位分别 是2A 、- ; 36V、 , 频率均为 50 Hz。(1)写出它们的 瞬时值表达式；(2)画出它们的波形图；(3) 指出它们的幅 值、角频率以及二者之间的相位差。,图3.5,下一页,下一题,（3） 幅值 角频率 相位差,返 回,上一页,上一题,下一题,返 回,下一页,3.2.1 已知某正弦电流当其相位角为 时，其值为 5 A， 则该电流的有效值是多少？若此电流的周期为 10 ms，且在 t0 时正处于正值过渡到负值时的零值，写出电流的瞬时 值表达式 i 和相量 。,【

19、解】 本题目的仍是为了熟悉正弦交流电的三要素。 设 i = Imsin(t +) A 则,5 A = Imsin A = 0.5 Im A,故,故,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 本题目的是为了熟悉复数运算。,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 本题目的是为了熟悉 R、C、L,在交流电路中的作用，即熟悉单一参数交流电路。 当f50 Hz、U100 V时 S 合向 a ：,图3.6,3.3.1 在图3.6（教材图3.01）所示 电路中，已知 求电源的频率和电压分别为50 Hz、100 V 和1 000 Hz，100 V两种情况下，开关 S 合向 a、b

20、、c 位置时电流表的读数，并 计算各元件中的有功功率和无功功率。,上一题,下一题,返 回,下一页,S 合向 b：,S 合向 c ：,当f1 000Hz、U100 V时 S 合向 a：,上一题,返 回,下一题,下一页,上一页,S 合向 b：,S 合向 c：,上一题,返 回,下一题,上一页,【解】本题的目的有二：一是熟悉R、C、L三者在交直流电路中的作用有何不同；二是熟悉它们在交直流电路中的分析方法有何不同。,3.4.1 在图3.7（教材图3.02）所示电路中，三个照明相同， ,试问接于交流电源上时，照明灯的亮度有什么不 同？若该接到电压相同的直流电源上，稳定后，与接交流电 源时相比，各照明灯的亮

21、度有什么变化？,图3.7,照明灯的亮度取决于它们消耗的电功率的大小。由于照明灯是电阻性元件且三个照明灯相同，即它们的电阻 相同，功率 ，因而可以比较三者电路的大小即可判断出它们的亮度。,上一题,下一题,返 回,下一页,接交流电源时,上一题,下一题,返 回,下一页,上一页,显然，与接交流电源时相比，IA不变，A 亮度不变，IB 为零， B 不亮，IC 增大，C 亮度增加。,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 本题为串联交流电路的分析题，目的是为了熟悉 电压、电流和阻抗的关系。,（1）,u 超前于 i ，电感性,上一题,下一题,返 回,下一页,u 与 i 同相，电阻性。,上一题,下一题,返 回

22、,上一页,【解】 当线圈接直流电源时，其电感相当于短路，故,当线圈接交流电源时，其阻抗为,故感抗和电感为,3.4.3 将一个电感线圈接到 20 V直流电源时，通过的电 流为1 A，将此线圈该接于2 000 Hz、20 V的电源时，电流为 0.8 A。求该线圈的电阻 R 和电感 L 。,上一题,下一题,返 回,【解】 解法1：利用相量图求解,3.4.4 一个 R 、C 串联电路，当输入电压为1 000 Hz、12V时，电路中的电流为 2 mA，电容电压 滞后于电源电压 ，求 R 和 C。,上一题,下一题,返 回,下一页,解法2：利用公式求解,由阻抗三角形求得,上一题,下一题,返 回,上一页,【解

23、】 （1）,图3.9,上一题,下一题,返 回,下一页,（2）由于 ，所以 时，Z最 小，I 最大。这时,上一题,下一题,返 回,上一页,3.4.6 在图3.10（教材图3.04）所示电路中，已知U220 V， 超前于 ，超前于 ，求 和 。,【解】 本题未给出电路参数，只给出了相位关系，利用相 量图求解比较方便。现选电流为参考相量，据意定性地画出相 量图如图3.11所示。从相量图中可以知道 超前 ，而且,上一题,下一题,返 回,下一页,或,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 （1）f 50 Hz时,如图3.14所示，选择 ULC 为参考相量，画出 和 ；由 ，再画出 ；由 与 同相，画出

24、；最后由 ，画出 。由相量图求得,上一题,下一题,返 回,下一页,现在频率增加了一倍，故 XL 增加一倍，XC 减少一半， 即现在,（2）f100 Hz 时 由于 f50 Hz 时，可求得,上一题,下一题,返 回,下一页,上一页,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 S 断开时，,与 的相位差,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,图3.17,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,由于 RXC ，所以 IR = IC ， 且 与 的相位差为 。,又由于 与 同相、 超前 于 ， 超前,上一题,下一题,返 回,下一页,所以 、 、 之间成等腰

25、直角三角形关系。,故,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】 由S闭合时的电路求得,上一题,下一题,返 回,下一页,由 S 断开时的电路求得,由于 故,图3.20,返 回,上一页,上一题,下一题,上一题,下一题,返 回,下一页,无论 S 合到 a、b、c中哪一位置，负载电流的大小 I 都应保 持不变，故电路总阻抗模也应不变（注意总阻抗角是不同的）， 即,S 合向a 时， ，故,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,S 合向 b 时， ,故,S 合向 c 时 ，故,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】 R 和 XL串联支路的功率因数角,该支路的无功功率,S闭合后，电路的总有功功率、无功功率和

26、视在功率分别为 P = P1+P2 = ( 726 + 74 ) W = 800 W Q = Q1Q2 = ( 965.6 168 ) var = 797.6 var,上一题,下一题,返 回,下一页,由于S 闭合后，电路的总无功功率减少了，故知Z2为电容性。,由此求得总电流为,再由开关 S 支路求得,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】,3.7.3 两台单相交流电动机并联在220V交流电源上工作， 取用的有功功率和功率因数分别为 0.5 kW，20.707 求总电流、总有功功率、无功功率、视 在功率和总功率因数。,上一题,下一题,返 回,【解】 （1）,上一题,下一题,返 回,下一页,（2）

27、,返 回,上一页,上一题,下一题,（4）相量图如图3.24所示,（3）,图3.24,返 回,上一页,上一题,下一题,上一页,【解】（1）,3.7.5 有一电感性负载，额定功率 ，额定电 压 ,额定功率因数 ，现接到 50 Hz、380 V 的交流电源上工作。求：（1）负载的电流、视在功率和无 功功率；（2）若与负载并联一电容，使电路总电流降到120 A， 此时电路的功率因数提高到多少？并联的电容是多大？,上一题,下一题,返 回,下一页,（2）设 ,则,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】,图3.25,（1）,上一题,下一题,返 回,下一页,图3.25,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,

28、返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】 欲使 uL= u1，必须使 C1、L1、C2 并联电路对 u3 的角频率（3 000 rad/s）产生并联谐振，这时该电路对 u3 呈现的 阻 抗为无穷大，使 u3 全部降再谐振电路上；而 C1L1串联电路 对 u1 的角频率（1 000 rad/s）产生串联谐振，这时该电路对 u1 呈 现的阻抗为零，使 u1 全部降在 R 上。,图3.26,3.8.2 在图3.26（教材图3.15）所示电路中 ， 。 欲使 uL = u1，试问 L1 和 C1 应为何值？,上一题,下一题,返 回,下一页,根据串联谐振的条件,即,

29、联立求得,根据并联谐振的条件,即,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】 u 的直流分量单独作用时，C 相当于开路，L 相当于 短路，电流的直流分量为：,3.9.1 在图3.27（教材图3.16）所示电路中，已知u(10 10 mH。求电流 i 及其有效值。,图3.27,上一题,下一题,返 回,下一页,返回,在电压的基波分量 10sin1 000t mV单独作用时，,故,下一页,上一题,下一题,上一页,在电压的二次谐波分量 10sin2 000t mV单独作用时，,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】 当IS 单独作用时，iR 的直流分量,当 uS 单

30、独作用时，iR 的交流分量的有效值,上一题,返 回,下一页,iR 的交流分量与 uS 的相位差,故,上一题,返 回,上一页,练 习 题 解 答,4.1.1 某三相同步发电机,三相绕组联结成星形时的线电压 为10.5 kV, 若将它联结成三角形,则线电压是多少? 若联结成星 形时, L2 相绕组的首末端接反了, 则三个线电压的有效值 U12 、 U23 和 U31各是多少?,星形联结时 UlY = 10.5 kV,三角形联结时相电压不变, UlY = UpY = 6.06 kV L2 首末端接反的相量图如图所示:,U12 = 6.06 kV U23 = 6.06 kV U31= 10.5 kV,

31、解,下一题,返 回,解,负载线电压 UlL = UlS = 380 V,负载线电流 IlL = IpL = 22 A,电源线电流 IlS = IlL = 22 A,电源相电流 IpS = IlS = 22 A,下一题,上一题,返 回,解,电源三角形联结, 线电压 UlS = UpS = 220 V,负载线电压 UlL = UlS = 220 V,负载相电压 UpL = UlL = 220 V,电源线电流 IlS = IlL = 38 A,4.2.2 有一电源和负载都是三角形联结的对称三相电路, 已知 电源相电压为 220 V,负载每相阻抗模 Z 为 10,试求负载的 相电流和线电流,电源的相电

32、流和相电流。,下一题,上一题,返 回,4.2.3 有一电源为三角形联结, 而负载为星形联结的对称三相 电路, 已知电源相电压为 220 V, 每相负载的阻抗模为 10 , 试求负载和电源的相电流和线电流。,解:,电源三角形联结, 线电压 UlS = UpS = 220 V,负载线电流 IlL = IpL = 12.7 A,负载线电压 UlL = UlS = 220 V,电源线电流 IlS = IlL = 12.7 A,下一题,上一题,返 回,4.2.4 有一三相四线制照明电路, 相电压为 220 V,已知三个相的照明灯组分别由 34、45、56 只白织灯并联组成，每只白织灯的功率都是 100

33、W, 求三个线电流和中线电流的有效值。,由于白织灯为电阻性负载，电压和电流的相位相同,解:,下一题,上一题,返 回,4.2.5 在如图所示三相电路中, R = XC = XL = 25,接于线电压为 220 V 的对称三相电源上,求各相线中的电流。,解: 负载为不对称三相负载,上一题,返 回,下一页,下一题,各线电流如下:,上一题,返 回,I3 = = =,上一页,下一题,4.3.1. 有三个相同的电感性单相负载,额定电压为 380 V, 功率因素为 0.8, 在此电压下消耗的有功功率为 1.5 kW。把它 接到线电压为 380 V 的对称三相电源上, 试问应采用什么样的 联结方式? 负载的

34、R 和 XL 是多少?,解: 三角形联结,下一题,上一题,返 回,4.3.2 某三相负载,额定相电压为 220 V,每相负载的电阻为 4, 感抗为 3, 接于线电压为 380 V的对称三相电源上, 试问 该负载应采用什么联结方式?负载的有功功率、无功功率和视 在功率?,解: 星形联结,S = 3Up Ip = 3220 44 VA = 29 040 VA,Q = 3Up Ip sin = 3220 44 0.6 var = 1742 var,P = 3Up Ip cos = 3220 44 0.8 W = 23 232 W,下一题,上一题,返 回,4.3.3 有一台三相电阻炉, 每相电阻为14

35、 , 接于线电压为 380 V 的对称三线电源上,试求联结成星形和三角形两种情况下负载的线电流和有功功率。,解: 星形联结,Il = Ip = 15.7 A,P = 3Up Ip =3220 15.7 1W = 10 362 W,三角形联结,Up = Ul = 380 V,P = 3Up Ip= 3380 21.7 1 W= 30 894 W,下一题,上一题,返 回,解: 未断线时相电流、线电流和有功功率分别为 Ip, ,4.3.4 试分析如图所示电路在下述两种情况下各线电流、 相电流和有功功率的变化： 工作中在 M 处断线, 工作中 在 N 处断线。,在N处断线,在M处断线,下一题,上一题,

36、返 回,4.3.5 在如图所示三相电路中,已知 Za= (3+j4), Zb= (8-j6), 电源线电压为 380 V,求电路的总有功功率、无功功率和视在功率 以及从电源取用的电流。,解:三个Za组成 Y 形联结的对称三相负载,Pa = 3Upa Ipa cosa = 3220 44 0.6 W = 17 424 W,Qa= 3Upa Ipa sina= 3220 44 0.8 var = 23 232 var,下一题,上一题,返 回,下一页,Upb= Ul = 380V,三个 Zb 组成 形联结的对称三相负载,Pb =3UPb IPa cos b=3380 38 0.8 W = 34 65

37、6 W,Qb =3UPbIPbsin b = 3380 38 (-0.6) var = -25 992 var,P = Pa+Pb = (174 24+34 656) W = 52.08 kW,Q = Qa+Qb = (23 232-25 993) var = -2.76 kvar,下一题,上一题,返 回,上一页,4.3.6 电路如图所示,在 220/380 V的低压供电系统中, 分别 接有30只日光灯和一台三相电动机, 已知每只日光灯的额定值 为:UN= 380 V, PN= 40 W, N= cos = 0.5,日光灯分三组均匀 接入三相电源。电动机的额定电压为 380 V,输入功率为 3

38、 kW, 功率因素为 0.8, 三角形联结,求电源供给的线电流。,下一题,上一题,返 回,下一页,解:,P = P1 + P2 = (4030+3103) W = 4 200 W,Q= Q1 + Q2 = P1 tan + P2 tan = (1 200 tan600 +3 000 tan36.90 ) var = 4 326 var,返 回,上一页,下一题,上一题,4.3.7 有一星形联结的电感性对称负载, 额定值为UN = 380 V, N= 0.6, f = 50Hz,负载消耗的有功功率P = 3kW 。若利用一 组星形联结的电容器与三相负载并联,使得每相电路的功率因素提高到 0.9,

39、试求每相的电容值及其耐压值; 若该为一组三角形联结的电容器, 试求每相的电容值及其耐压值。,解: 利用一组星形联结的电容器,电容器的相电压:,每相的消耗的有功功率:,F,下一题,上一题,返 回,下一页,电容器的相电压:, 利用一组角形联结的电容器,每相的消耗的有功功率:,F,上一页,返 回,下一题,上一题,4.5.1 如图所示是刀开关的三种联线图,试问哪一种接法正确?,答： (b),4.6.1 如果供电方式是 TN-S 系统，试画出家用电单相交流 电器电源插座的接线图。,答：如上图。,下一题,上一题,返 回,练习题解答,5.4.1 收音机中的变压器，一次绕组为 1 200 匝，接 在220 V

40、 交流电源上后，得到 5 V、6.3 V 和 350 V 三种输 出电压。求三个二次绕组的匝数。 【解】, 27, 34, 1 909,返 回练习题题集,下一题,5.4.2 已知变压器的二次绕组有 400 匝，一次绕组和二 次绕组的额定电压为 220/ 55 V。求一次绕组的匝数。 【解】,上一题,下一题,返 回练习题题集,= 1 600,5.4.3 已知某单相变压器 SN = 50 kVA，U1N /U2N = 6 600/230 V，空载电流为额定电流的 3%，铁损耗为 500 W，满载铜损耗 1 450 W。向功率因数为 0.85 的负载 供电时，满载时的二次侧电压为 220 V。求：(

41、1) 一、二次 绕组的额定电流；(2)空载时的功率因数；(3)电压变化率； (4)满载时的效率。 【解】本题目是为了区别变压器空载和满载时的不同。,(2) I0 = 3% I1N = 0.037.58 A = 0.23 A 空载时，二次绕组没有铜损耗，一次绕组的铜损耗 只有满载时一次绕组铜损耗的 0.032 = 0.0009，故空载时的,下一题,返 回练习题题集,上一题,下一页,铜损耗可以忽略不计。而铁损耗是不变损耗，空载与满载 时铁损耗相同。故可以认为空载损耗等于铁损耗，即 P0 = PFe，因此求得：,(4) P2N = U2 I2N cos2 = ( 220217.4 0.85 ) W

42、= 40 653.8 W,= 95.4%,上一页,下一题,返 回练习题题集,上一题,5.4.4 某单相变压器容量为 10 kVA，额定电压为 3 300/220 V。如果向 220V、60 W 的白炽灯供电，白炽灯能装多少盏？如果向 220 V、40 W、功率因数为 0.5 的日光灯供电，日光灯能装多少盏？ 【解】解法1：通过电流求解。 变压器二次绕组的额定电流为,每只白炽灯的电流为,因而可装白炽灯数为,每只日光灯的电流为,上一题,下一题,返 回练习题题集,下一页,因而可装日光灯数为,解法2：通过视在功率求解。,每只白炽灯的视在功率为,因而可装白炽灯数为,每只日光灯的视在功率为,因而可装日光灯

43、数为,上一页,下一题,返 回练习题题集,上一题,5.4.5 某 50 kVA、 6 600/220 V 单相变压器，若忽略 电压变化率和空载电流。求：(1)负载是 220 V、40 W、功 率因数为 0.5 的 440 盏日光灯时，变压器一、二次绕组的电 流是多少？(2)上述负载是否已使变压器满载？若未满载， 还能接入多少盏 220 V、40 W、功率因数为 1 的白炽灯？ 【解】 (1) 变压器的电压比为,变压器输出的有功功率，即日光灯消耗的有功功率为 P2 = 44040 W = 17 600 W 忽略电压变化率，则变压器二次绕组电压等于其空载 电压 220 V，故二次绕组电流为,下一题,

44、返 回练习题题集,下一页,上一题,忽略空载电流，则变压器一次绕组电流为,(2) 变压器的二次绕组额定电流为,由于 I2I2N ，所以变压器未满载。 设接入的白炽灯总功率为 P，只要接入白炽灯后总视在 功率（或总电流）不超过变压器的容量 SN（或额定电流 I2N） 变压器就不会过载，故,式中 Q2 为日光灯的无功功率，由于 2 = arccos2 = arccos 0.5 = 60o Q2 = P2 tan2 = 17 600tan 60o var = 30 484 var,上一页,返 回练习题题集,上一题,下一题,下一页,由此可得,= 22 032.4 W,因而可装白炽灯数为,上一页,下一题,

45、返 回练习题题集,上一题,5.4.6 某收音机的输出变压器，一次绕组的匝数为 230，二次绕组的匝数为 80，原配接 8 的扬声器，现改用 4 的扬声器，问二次绕组的匝数应改为多少？ 【解】 本题目是为了熟悉变压器的阻抗变换作用。,改用 4 的扬声器后应当保证一次侧的等效电阻仍与 用 8 扬声器时相同，故,= 4.07,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.4.7 电阻值为 8 的扬声器，通过变压器接到 E = 10 V、R0 = 250 的信号源上。设变压器一次绕组的匝 数为 500，二次绕组的匝数为 100。求：(1) 变压器一次侧的 等效阻抗模 | Z | ；(2) 扬声器消耗的功率。

46、【解】,扬声器消耗的功率为： P2 = R I12 = ( 2000.0222 ) W = 0.097 W 或,P2 = RL I22,本题目的仍是为了熟悉变压器的阻抗变换作用。 (1) 一次侧的等效阻抗模 | Z | 即一次侧的等效电阻 R， 故,= 0.097 W,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.5.1 一自耦变压器，一次绕组的匝数 N1= 1 000，接到220 V 交流电源上，二次绕组的匝数 N2= 500，接到 R = 4 、 XL = 3 的感性负载上。忽略漏阻抗压降。求：(1) 二次侧电压 U2 ； (2) 输出电流 I2 ；(3) 输出的有功功率 P2 。 【解】,(2)

47、 ZL = R + j XL,(3) P2 = R I22 = ( 4222 ) = 1 936 W,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.5.2 某三绕组变压器，三个绕组的额定电压和容量 分别为：220 V 和 150 VA， 127 V 和 100 VA，36 V 和 50 VA。求这三个绕组的额定电流。 【解】,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.6.1 某三相变压器 SN = 50 kVA，U1N /U2N = 10 000/440 V，Y,yn 接法。求高、低压绕组的额定电流。 【解】,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.6.2 某三相变压器的容量为 800 kVA，Y,d 接法

48、， 额定电压为 35 / 10.5 kV。求高压绕组和低压绕组的额定相 电压、相电流和线电流。 【解】,U2Np = U2N = 10.5 kV,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.6.3 某三相变压器的容量为 75 kVA，以 400 V 的线 电压供电给三相对称负载。设负载为星形联结，每相电阻 为2 ，感抗为 1.5 。问此变压器能否负担上述负载？ 【解】 变压器二次侧的额定电流为,负载的工作电流为,由于I2I2N ，故此变压器能负担上述负载。,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.6.4 有一台三相变压器 SN = 150 kVA，U1N = 6.3 kV，U2N = 0.4 kV，负

49、载的功率因数为 0.8（电感性），电压变化率为 4.5 %。求满载时的输出功率。 【解】变压器二次侧的额定电流为,U2 = ( 1U% ) U2N = ( 14.5% ) 0.4103 = 382 V,= 137 516 W,上一题,下一题,返 回练习题题集,5.7.1 试判断图 5.01 中各绕组的极性。 【解】 各极性端如图 5.2 中标注。,上一题,返 回练习题题集,6.1 (1) 有一台三相异步电动机，怎样根据结构上的特点判断出它是鼠笼型还是绕线型？ 【答】,鼠笼式和绕线式异步电动机只是在转子的构造不同，前者转子为鼠笼状，后者转子为三相绕组，且每相绕组的首端与转轴上的三个滑环对应相连结

50、。通常从外观结构上看，具有三个滑环的必为绕线型。,返 回分析与思考题集,下一题,分析与思考解答,6.2 (1) 三相异步电动机的转子绕组如果是断 开的，是否还能产生电磁转矩？,【答】不能,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.2 (2) 日本和美国的工业标准频率为 60Hz，他们的三相电动机在 p = 1 和 p = 2 时转速如何？ 【答】,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.2 (3) 50 Hz 的三相异步电动机，转速是1 440 r/min 时，转子电流的频率是多少？ 【答】,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.2 (4) To、TL、T2 的作用方向相同还是相反？ 【

51、答】,To 与 TL 的作用方向相同，但与T2 的作用方向相反,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.2 (5) 三相异步电动机在正常运行时，若电源电压下降，电动机的电流和转速有何变化？,【答】 电动机在正常运行时，若电源电压下降，将导致电流升高，而转速下降。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.3 (1) 三相异步电动机在空载和满载起动时，起动电流和 起动转矩是否相同？,【答】 两者相同。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.3 (2) 电动机在短时过载运行时，过载越多，允许的过载时间越短，为什么？,【答】 因为过载越多，电动机的温度升高的越快，因此允许的过载时间就越短。,返

52、 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.3 (3) 在TL 保持不变的情况下，试利用人为特性分析定子电压降低或转子电阻增加时，电动机的转速是增加还是减小？,【答】 转速减小。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.4 (1) 380 V星形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？ 380 V角形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成星形？,【答】 220 V 和 660 V。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.4 (2) 额定电压为 380 V / 660 V，星/角联结的三相异步电动机，试问当电源电压分别为 380 V 和 660 V时各采用什么联结方式？它

53、们的额定电流是否相同？额定相电流是否相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少？,【答】 当电源电压为 380 V 时采用三角形联结方式，当电源电压为 660 V时采用星形联结方式时它们的额定相电流相同，额定线电流不同。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.4 (3) nN = 2 980 r / min的三相异步电动机，n0 是多少？p 是多少？,【答】 n0= 3 000 r/min p = 1,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.5 (1) 星形 - 三角形减压起动是降低了定子线电压还是降低了定子线电压？自偶减压起动呢？,【答】 前者是降低了定子相电压，没有降低线电压，后者是降

54、低了定子线电压，使得相电压也随之降低。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.5 (2) 380 V星形联结的电动机，能否采用星-三角减压起？,【答】 不能，星-三角减压起动只适用于正常运行时为角形联结的电动机。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.5 (3) 鼠笼式和绕线式两种转子中，哪一种起动性能好？,【答】 绕线式起动性能好,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.6 (1) 一对极的三相笼型异步电动机，当定子电压的频率由 40 Hz 调节到 60Hz 时，其同步转速的变化范围是多 少？,【答】 从 2 400 r / min 到 3 600 r / min。,返 回分析与思

55、考题集,上一题,下一题,6.6 (2) 某多速三相异步电动机，fN = 50HZ，若极对数由 p = 2 变到 p = 4 时，同步转速各是多少？,【答】 p = 2 时，n0 = 1 500 r/min p = 4 时，n0 = 750 r/min,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.7 (1) 为什么三相异步电动机断了一根电源线即为单相状态而不是两相状态？,【答】 这是因为断了一根电源线后，接至电动机的电源变成了单相电源，而此时电动机的三相绕组可看成是单相绕组。,返 回分析与思考题集,上一题,下一题,6.7 (2) 罩极式电动机的转子转向能否改变？,【答】 不能,返 回分析与思考题集

56、,上一题,下一题,返 回练习题题集,下一题,【解】,6.2.1 某三相异步电动机，定子电压的频率 f150 Hz,极对数 p1，转差率 s0.015。求同步转速 n0 ，转子转速 n 和转子电流频率 f2。,练 习 题 解 答,返 回练习题题集,上一题,下一题,【解】 （1）,6.2.2 某三相异步电动机，p1，f150 Hz，s0.02， P230 kW，T0 = 0.51N m 。求：（1）同步转速；（2）转子转速；（3）输出转矩；（4）电磁转矩。,（3）,（4）,（2）,【解】 （1）由题目知 p2 ，所以,（2）,（3）,6.2.3 一台4个磁极的三相异步电动机，定子电压为380V，频

57、率为 50 Hz，三角形联结。在负载转矩 TL = 133Nm 时，定子线电流为47.5 A，总损耗为5 kW，转速为1 440r/min。求：（1）同步转速；（2）转差率；（3）功率因数；（4）效率。,返 回练习题题集,上一题,下一题,下一页,（4）,返 回练习题题集,上一题,下一题,上一页,【解】,（1）,6.2.4 某三相异步电动机，定子电压为380 V，三角形联结。当负载转矩为 51.6 N m 时，转子转速为740 r/min，效率为 80，功率因数为0.8。求：（1）输出功率；（2）输入功率；（3）定子线电流和相电流,（2）,（3）,下一题,返 回练习题题集,上一题,上一题,（1）

58、,当U1lUN时,（2）当U1l0.8 UN时，由于 ，所以,【解】,6.3.1 某三相异步电动机，PN30 kW，nN 980 r/min，KM2.2，KS2.0，求：（1）U1lUN 时的 TM 和 TS；（2）U1l0.8 UN 时的 TM 和 TS。,返 回练习题题集,下一题,6.4.1 下面是电动机产品目录中所列的一台三相笼式异步电动机的数据。试问：（1）额定转差率；（2）额定转矩；（3）额定输入功率；（4）最大转矩；（5）起动转矩；（6）起动电流。,下一页,返 回练习题题集,上一题,下一题,上一页,【解】 （1）由表中nN1 470 r/min 可知,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,返 回练习题题集,上一题,下一题,上一题,【解】 电源电压 380 V 时，定子绕组星形联结，此时,电源电压为 220 V 时，定子绕组角形联结，此时,6.4.2 有一台老产品 J514 型三相异步电动机，PN4.5 kW，UN220/380 V， 。试求电源电压为380 V 和 220 V 两种情况下，定子绕组的联结方法和额定电流的大小。,返 回练习题题集,下一题,【解】 （1）由 nN720 r/min 知 n0750 r/min,（2）,6.4.3 某三相异步电动机，UN380 V，IN