电气工程基础习题集答案上海交通大学Word格式.docx

电气工程基础习题集答案上海交通大学Word格式.docx

《电气工程基础习题集答案上海交通大学Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程基础习题集答案上海交通大学Word格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

T2121/

1-4，电能质量的三个大体指标是频率、电压和波形。

系统频率要紧取决于系统中有功功率的平稳；

节点电压要紧取决于系统中无功功率的平稳；

波形质量问题由谐波污染引发。

1-5，提高电力系统平安靠得住性要紧从以下几个方面着手：

（1）提高电网结构的强壮性；

（2）提高系统运行的稳固性；

（3）保证必然的备用容量

第二章大体概念

2-1，解：

只须pef<

pmf，即电容C发出的无功要小于电感L吸收的无功。

2-2，功率方向问题即是节点功率是流出仍是流入的问题。

同题2-5类似。

2-3，单相传输系统具有功率的脉动特性。

脉动功率将对电动机产生一脉动转矩，关于工业上的大型感应电动机和交流发电机，脉动转矩是完全不能同意的。

三相交流电机排除功率和转矩的脉动，且在经济上是合理的，三相交流电力系统仍是现今具支配性的电力传输与分派的方式。

2-4，关于对称三相系统的稳态运行情形，事实上只要进行其中某一相的计算，而其他两相的电流和电压依照相序关系易于求得。

这种方式就叫单相分析法。

一种单相分析法的计算步骤如下：

（1）选择电源的中性点作为电压参考点；

（2）如有Δ联接的负载，那么将其转化为等效Y联接；

（3）将所有元件的中性线联接起来，计算a相电路，求解a相变量；

查验相序，b相和c相电量与a相电量大小（有效值或最大值）相等，相位别离掉队于a相120度和240度。

（4）倘使需要，返回原电路去求线间变量或Δ中有关变量。

2-5，假设规定电流I从电压源E流出，如教材图2－6（a），计算，假设其实部为正，即说明功率流出，处于发电机状态；

假设实部为负，那么说明是功率流入，处于电动机状态。

2-6，电阻支路吸收的有功功率，无功功率Q1＝0；

电阻电感支路吸收的功率：

VA，即吸收的有功功率为52943W，吸收的无功功率为31761Var。

2-7，解：

1）该负荷所吸收的复功率是VA

2）负荷上流经的电流A

3）该负荷的吸收的功率表达式

其中ω＝2πf，f＝50HZ

第三章电力系统负荷的运行特性及数学模型

3-1，日负荷曲线p（t）是指电力系统负荷在一日24小时内转变的规律。

一日消耗的总电能为

3-2，负荷的静态特性是指电压与频率缓慢转变时（稳态）负荷功率与负荷端母线电压或频率的关系，一样表示为电压和频率的函数：

负荷的动态特性是指负荷端母线电压或频率在急剧转变进程中负荷功率与电压或频率的关系，是计及电压与频率（U，f）从一种状态转变到另外一种状态时负荷急剧转变的中间进程，其表示式如下：

3-3，全年消耗电能

最大负荷利用小时数

3-4，异步电动机的等值电路如教材书图3-7

无功功率与电压的静态关系：

异步电动机的无功功率Q由无功漏磁功率Qs和无功励磁功率Qμ组成，功率表示如下：

由上述关系式能够得出，无功与电压是成正比的关系。

3-5，负荷综合特性经常使用以下三种模型描述：

a，恒定阻抗模型；

b，多项式模型

，该式把负荷分成三个部份，第一部份为恒定阻抗，第二部份为恒定电流，最后为恒定功率部份；

c，幂函数模型，pμ（qμ）、pω（qω）为特点系数

第四章输电线的参数及模型

4-1，当三相输电线排列不对称时，三相电感就不相等，即便负载是对称的，也会引发不平稳，为了解决此问题，工程上采纳循环换位方式。

通过换位循环，使三相电感平均起来相等。

4-2，线路电抗大小为

4-3，π型等值电路中，

4-4，z1、y1别离为输电线单位长度串联阻抗和并联导纳，称输电线路特性阻抗或称波阻抗，称为输电线路传播常数，当α＝0，即无损线路时，线路传输的功率或负载所消耗的功率称为线路自然功率。

4-5，解，a相某段电压降为

同理，b相某段电压降为

c相某段电压降为

因此题目得证！

4-6，解：

每千米电抗

每千米电纳

第五章电力变压器参数及模型

5-1，

等值电路

5-2，在大型超高压电力系统中，多数采纳由自耦变压器来联接两个电压级的电力网，自耦变压器具有消耗材料少、投资低、损耗小等优势，取得普遍的应用。

另外，由于通常自耦变压器变比接近于1，致使短路电压百分数要比一般变压器小得多，因此在系统发生短路时，自耦变压器的情形将更为严峻。

5-3，解：

GT不计。

利用出名值计算为上述标么值乘以对应的基准值，略。

等值电路如下：

5-4，解：

π型等值电路：

5-5，两台或两台以上变压器并联运行，第一是知足并联运行的条件，即a，所有并联变压器短路电压相量相等；

b，所有并联变压器高、低压侧额定线电压应别离相等；

c，所有并联变压器联接组别号相同。

5-6，自耦变压器除与一样变压器运行特性相同之外，还需要注意的一些问题是：

a，由于自耦变压器一、二次侧有直接的电的联系，为了避免高压侧单相接地故障而引发低压侧过电压，其中性点必需牢靠接地；

b，自耦变压器双侧都需安装避雷器，以避免过电压；

c，自耦变压器短路电压比一般变压器小得多，因此短路电流较一般双绕组变压器大，必要时，必需采取限制短路电流方法。

5-7，解：

各元件电抗标么值：

5-8，由a图

可得：

由图b可取得

由系数别离对应相等可求出：

Z12=+Ω，

Y1=*10-5+*10-4S

Y2=*10-5+*10-4S

5-9，解：

f＝50HZ，I＝,U=120V,R1=Ω

（1）铁心损耗

（2）视在功率

空载功率因数为

（3）变压器励磁支路的R和X

5-10，解：

各参数标么值别离为：

因此Γ型等效电路为：

5-11，解：

网络等值电路：

（1）归算至220KV侧各参数值大小：

（2）归算至110KV侧的各参数值大小

（4）取SB=100MVA,220KV处UBI=220KV，网络的各参数标么值为：

第六章同步发电机的数学模型与运行特性

6-1，解：

电动机吸收的功率为

∴电动机吸收的有功功率为，吸收的无功功率为－75Kvar，由于是负值，因此吸收的无功功率是容性的。

6-2，解：

相量图如下：

发电机电势为

6-3，解：

机端线电压大小为

6-4，在稳态运行条件下，发电机组的允许运行范围由下述的一些条件所决定：

a，定子绕组温升约束。

定子绕组温升由定子绕组电流决定，在额定电压下，也确实是由发电机的额定视在功率SN所决定；

b，励磁绕组温升约束。

励磁绕组温升由励磁绕组电流所决定，也确实是由发电机的空载电势Eq所决定；

c，原动机输出功率约束。

原动机的额定功率通常等于发电机的额定有功功率PN；

d，进相运行时的静态稳固条件及定子端部温升的约束。

发电机的运行限制P－Q图如教材P149-151图6-12和6-13。

6-5，发电机运行时的有功功率不许诺超过其额定值PN，无功功率许诺稍大于额定无功功率QN。

考虑到原动机输出功率的约束，发电机发出的有功功率不许诺大于其额定值PN；

在滞后额定功率因数运行时，转子电流约束具有支配性地位，现在发电机发出的有功功率小于额定值时，它所发出的无功功率许诺稍大于额定无功功率QN。

参看发电机的运行限制P-Q图可清楚看出。

6-6，当发电机定子回路发生短路刹时，依照磁链守恒原理，励磁绕组的磁链是不能突变的。

因此，在短路刹时，由于定子绕组产生的短路电流产生了电枢反映磁通，故在励磁绕组中感应出一自由电流产生的磁通，与之大小相等方向相反，使得励磁绕组的总磁通维持不变。

设电势和磁链标么值相等，引入等效有效变量，Ψf是穿链励磁绕组的总磁链，Eq，称为电机的暂态电势。

在定子回路发生短路的刹时，空载电势Eq是一突变量，故在暂态进程顶用起来并非方便。

将磁链守恒定那么应用于励磁绕组，那么Ψf是一个短路前后不变的量，因此Eq，在故障前后一刹时不变。

6-7，稳态运行时，发电机的同步电抗等于定子漏抗和电枢反映电抗之和，即

，前者为定子漏抗，与定子漏磁通相对应，在短路刹时的进程中，电枢反映并无表现出来，现在的电机的电抗只表现出定子的漏抗部份，那个电抗称为电机的“d轴暂态电抗”xd，，在忽略转子漏磁时，它等于定子漏抗，即。

次暂态电抗是针关于有阻尼绕组电机来讲的，意义同暂态电抗。

6-8，参考2-7题。

第七章开关电器

7-1，高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它担负着操纵和爱惜的双重任务：

a，在正常情形下能开断和关和电路；

b，在电力系统发生故障时应以较短时刻将故障部份从电力系统中切除，以减轻故障对设备的损害；

c，应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。

隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。

它一样只用来关合和开断有电压无负荷的线路，而不能用以开断负荷电流和短路电流，需要与断路器配合利用，由断路器来完成带负荷线路的关合、开断任务。

7-2，按灭弧介质的不同，断路器可分为：

a，油断路器，指触头在变压器油中开断，利用变压器油为灭弧介质的断路器；

b，紧缩空气断路器，指利用高压力的空气来吹弧的断路器；

c，六氟化硫断路器，指利用高压力的SF6来吹弧的断路器；

d，真空断路器，指触头在真空中开断，以真空为灭弧介质合绝缘介质的断路器；

e，磁吹断路器，指在空气中由磁场将电弧吹入灭弧栅中使之拉长，冷却而熄灭的断路器；

f，固体产气断路器，，该类断路器利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出的气体来熄灭电弧。

7-3，切断电路刹时，由于动静触头间的介质迅速游离，存在着必然浓度的带正电荷的离子和带负电荷的电子。

通过强电场发射、碰撞游离、热游离、热电子发射等进程，弧隙中带电质点不断增多，产生电弧电流。

电弧中存在的游离与去游离这两个性质相反进程的强弱对照决定了电弧的最终进展趋势，即当游离强于去游离时，电弧就会发生并燃烧猛烈；

假设去游离与游离进程达到平稳，电弧就会稳固燃烧；

而在去游离占有优势时，电弧的燃烧即将减弱并最终熄灭。

7-4，交流电弧特点：

（1）交流电弧存在自然临时熄弧点。

与交流电流特性一样，交流电弧电流每半周期也要过零一次。

电流过零时，电弧自然临时熄灭，与电弧中去游离程度有关。

（2）交流电弧有动态伏安特性。

由于弧隙电阻的非线性在一个周期内交流电弧电流与电压间关系随时刻转变。

交流电弧电流过零时，电弧自然临时熄灭。

现在，弧隙中存在着两个彼此联系的进程：

间隙去游离和介质强度的恢复进程、弧隙上所经受的电压（恢复电压）的转变进程。

7-5，弧隙中介质强度的恢复进程与电弧电流的大小有关，但要紧决定于断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质、电弧的冷却条件等因素，描述的是弧隙介质绝缘能力由电弧电流过零的水平恢复至正常状态的进程

恢复电压的转变进程是指施加于弧隙上的电压由熄弧电压过渡到电源电压的进程，以开关电器触头间电压描述。

交流电弧恢复电压转变进程与线路结构、参数，负荷性质等有关。

7-6，额定开断电流INbr是指在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流，它是标志断路器开断能力的要紧参数，以短路电流周期分量有效值表示；

热稳固电流Ith又称短时耐受电流，指的是在某一规定的短时刻t内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流值；

动稳固电流Ies又称峰值