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题习题解析

四、简述题（每小题3分，共21分）

1、变压器的负载增加时，其原绕组中电流怎样变化？

铁芯中工作主磁通怎样变化？

输出电压是否一定要降低？

答：

变压器负载增加时，原绕组中的电流将随着负载的增加而增大，铁芯中的工作主磁通基本保持不变，输出电压随着负载的增加而下降。

2、若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应如何适当调整？

若负载不变会引起什么后果？

答：

若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应向下调整，以适应电源电压的变化。

若负载不变，就会引起线路上过流现象，严重时会损坏设备。

3、变压器能否改变直流电压？

为什么？

答：

变压器是依据互感原理工作的，直流下不会引起互感现象，因此不能改变直流电压。

4、铁磁性材料具有哪些磁性能？

答：

铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、剩磁性和磁滞性。

5、你能说出硬磁性材料的特点吗？

答：

硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大，因此剩磁多、矫顽磁力大，不易磁化，一经磁化又不易去磁，一般用来制做各种人造的永久磁体。

6、为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片？

制做电机电器的芯子能否用整块铁芯或不用铁心？

答：

铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率。

制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的。

因为，用整块铁芯或不用铁芯造成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求。

选用硅钢片叠压制成铁芯主要是为了小电流获得强磁场的要求，同时最大程度地限制了涡流损耗。

7、具有铁芯的线圈电阻为R，加直流电压U时，线圈中通过的电流I为何值？

若铁芯有气隙，当气隙增大时电流和磁通哪个改变？

为什么？

若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，线圈中电流和磁路中磁通又是哪个变化？

为什么？

答：

具有铁芯的线圈电阻为R，加直流电压U时，线圈中通过的电流I=U/R；若铁芯有气隙，当气隙增大时电流不变，根据磁路欧姆定律可知，磁通减小。

若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，根据主磁通原理可知，磁路中磁通不发生变化，根据磁路欧姆定律，线圈中电流大大增加。

五、计算题（共18分）

1、一台容量为20KVA的照明变压器，它的电压为6600V/220V，问它能够正常供应220V、40W的白炽灯多少盏？

能供给、电压为220V、功率40W的日光灯多少盏？

（10分）

解：

能够正常供应220V、40W的白炽灯数为：

20000÷40=500盏；

能供给、220V、40W的日光灯数为：

20000×0.6÷40=300盏

2、已知输出变压器的变比k=10，副边所接负载电阻为8Ω，原边信号源电压为10V，内阻R0=200Ω，求负载上获得的功率。

（8分）

解：

Z1r=102×8=800I1=10/（800+200）=0.01AI2=I1×10=0.1AP=0.12×8=0.08W

第5章检测题（共100分，120分钟）

一、填空题（每空0.5分，共20分）

1、根据工作电源的类型，电动机一般可分为直流电动机和交流电动机两大类；根据工作原理的不同，交流电动机可分为同步电动机和异步电动机两大类。

2、异步电动机根据转子结构的不同可分为鼠笼式和绕线式两大类。

它们的工作原理相同。

异步式电机调速性能较差，绕线式电机调速性能较好。

3、三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。

电机的铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压制成。

电动机的定子绕组可以联接成星形或三角形两种方式。

4、分析异步电动机运行性能时，接触到的三个重要转矩分别是额定电磁转矩、最大电磁转矩和起动电磁转矩。

其中最大电磁转矩反映了电动机的过载能力。

5、旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的相序有关。

异步电动机的转动方向与定子旋转磁场的方向相同。

旋转磁场的转速决定于电动机的极对数和电源频率。

6、转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。

转子转速越接近磁场转速，则转差率越小。

对应于最大转矩处的转差率称为临界转差率。

7、若将额定频率为60Hz的三相异步电动机，接在频率为50Hz的电源上使用，电动机的转速将会大于额定转速。

改变频率或电机极对数可改变旋转磁场的转速。

8、电动机常用的两种降压起动方法是Y-Δ降压起动和自耦补偿降压起动。

9、三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的定子绕组为三相，鼠笼式是指电动机的转子结构是鼠笼型，异步指电动机的转速与旋转磁场转速不同步。

10、降压起动是指利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机达到一定的转速后，再使其恢复到额定值下正常运行。

11、异步电动机的调速可以用改变极对数、电源频率和改变转差率三种方法来实现。

其中变频调速是发展方向。

12、步进电机通常可分为永磁式、反应式和混合式三种类型。

二、判断题（每小题1分，共10分）

1、当加在定子绕组上的电压降低时，将引起转速下降，电流减小。

（错）

2、电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，因此电压越高电磁转矩越大。

（错）

3、起动电流会随着转速的升高而逐渐减小，最后达到稳定值。

（对）

4、异步机转子电路的频率随转速而改变，转速越高，则频率越高。

（错）

5、电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率。

（对）

6、电动机的转速与磁极对数有关，磁极对数越多转速越高。

（错）

7、鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同。

（错）

8、三相异步机在空载下启动，启动电流小，在满载下启动，启动电流大。

（对）

9、三相异步电动机在满载和空载下起动时，起动电流是一样的。

（错）

10、单相异步机的磁场是脉振磁场，因此不能自行起动。

（对）

三、选择题（每小题2分，共20分）

1、电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差（B）

A、60°电角度；B、120°电角度；C、180°电角度；D、360°电角度。

2、工作原理不同的两种交流电动机是（B）。

A、鼠笼式异步机和绕线式异步机B、异步电动机和同步电动机

3、绕线式三相异步机转子上的三个滑环和电刷的功用是（C）。

A、联接三相电源B、通入励磁电流

C、短接转子绕组或接入起动、调速电阻

4、三相鼠笼式异步机在空载和满载两种情况下的起动电流的关系是（A）。

A、满载起动电流较大B、空载起动电流较大C、二者相同

5、三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流（C）有关。

A、大小；B、方向；C、相序；D、频率。

6、三相异步电动机旋转磁场的转速与（C）有关。

A、负载大小；B、定子绕组上电压大小；

C、电源频率；D、三相转子绕组所串电阻的大小。

7、三相异步电动机的电磁转矩与（B）

A、电压成正比；B、电压平方成正比；

C、电压成反比；D、电压平方成反比。

8、三相异步电动机的起动电流与起动时的（B）

A、电压成正比；B、电压平方成正比；

C、电压成反比；D、电压平方成反比。

9、能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时（D）

A、给转子绕组中通入交流电；B、给转子绕组中通入直流电；

C、给定子绕组中通入交流电；D、给定子绕组中通入直流电。

10、在起重设备中常选用（B）异步电动机。

A、鼠笼式B、绕线式C、单相

四、问题（每小题4分，共24分）

1、三相异步电动机在一定负载下运行，当电源电压因故降低时，电动机的转矩、电流及转速将如何变化？

答：

当电源电压因故降低时，T=TL的平衡被打破，转速下降，转差率上升，导致转子电流增大、定子电流增大，增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要，重新平衡时，转速将重新稳定，只是转速较前低些。

2、三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关？

三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下降过多，往往会使电动机发热，甚至烧毁，试说明原因。

答：

三相异步电动机的电磁转矩T＝KTΦI2cosφ2，由公式可看出，T与每极下工作主磁通的大小及转子电流的有功分量有关。

当三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下降过多时，导致电磁转矩严重下降，电动机转速下降甚至停转，从而造成转差率大大上升，其结果使电动机的转子电流、定子电流都大幅增加，造成电动机过热甚至烧毁。

3、有的三相异步电动机有380/220V两种额定电压，定子绕组可以接成星形或者三角形，试问何时采用星形接法？

何时采用三角形接法？

答：

三相异步电动机额定电压有380/220V两种时，说明它在380V线电压情况下定子绕组要接成Y形，在220V线电压情况下定子绕组要接成Δ形，即同一台电动机无论在哪种额定电压下，其每相绕组上的额定电压应保持相同。

4、在电源电压不变的情况下，如果将三角形接法的电动机误接成星形，或者将星形接法的电动机误接成三角形，将分别出现什么情况？

答：

如果将Δ接的电动机误接成Y形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流只有额定值的0.577倍，线电流只有额定值的1/3，电动机将不能正常工作；如果将Y接的电动机误接成Δ形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流则是额定值的1.732倍，线电流是额定值的3倍，因此电动机将会因过电流而烧毁。

5、如何改变单相异步电动机的旋转方向？

答：

若要改变单相异步电动机的旋转方向，只需将起动绕组和工作绕组的位置变换一下即可。

6、当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定电压，转子能否转动起来？

为什么？

答：

当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定电压，转子也不能转动。

因为，此时转子电路处开路状态，不能感应电流，也不能成为载流导体而受力转动。

1、当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，假设该元件（A）功率；当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，假设该元件（B）功率。

A、吸收；B、发出。

2、一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（C）

A、负载电阻增大；B、负载电阻减小；C、电源输出的电流增大。

3、电流源开路时，该电流源内部（B）

A、有电流，有功率损耗；B、无电流，无功率损耗；C、有电流，无功率损耗。

4、某电阻元件的额定数据为“1KΩ、2.5W”，正常使用时允许流过的最大电流为（A）

A、50mA；B、2.5mA；C、250mA。

5、有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（B）

A、100W灯泡最亮；B、25W灯泡最亮；C、两只灯泡一样亮。

6、已知电路中A点的对地电位是65V，B点的对地电位是35V，则UBA=（B）

A、100V；B、－30V；C、30V。

7、图1-31中安培表内阻极低，伏特表电压极高，电池内阻不计，如果伏特表被短接，则（C）

A、灯D将被烧毁；B、灯D特别亮；C、安培表被烧。

8、图1-31中如果安培表被短接，则（C）

A、电灯不亮；B、电灯将被烧；C、不发生任何事故。

9、如果图1-31电路中电灯灯丝被烧断，则（B）

A、安培表读数不变，伏特表读数为零；

B、伏特表读数不变，安培表读数为零；

C、安培表和伏特表的读数都不变。

10、如果图1-31电路中伏特表内部线圈烧断，则（D）

A、安培表烧毁；B、电灯不亮；C、电灯特别亮；D、以上情况都不发生。

四、简述题：

（每小题3分，共24分）

1、将一个内阻为0.5Ω，量程为1A的安培表误认为成伏特表，接到电压源为10V，内阻为0.5Ω的电源上，试问此时安培表中通过的电流有多大？

会发生什么情况？

你能说说使用安培表应注意哪些问题吗？

答：

安培表中通过的电流为：

10÷（0.5+0.5）=10A是其额定电流的10倍，安培表会因过流而烧毁。

使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中。

2、在4盏灯泡串联的电路中，除2号灯不亮外其它3盏灯都亮。

当把2号灯从灯座上取下后，剩下3盏灯仍亮，问电路中出现了何故障？

为什么？

答：

电路在2号灯处发生了短路现象。

因为当2号灯被短路时，它不起作用，所以有它没它，整个线路仍是连通的，所以其它灯还亮。

3、如何理解电路的激励和响应？

当电感元件和电容元件向外释放能量时，能否将它们看作是电路激励？

答：

激励就是在电路中激发电能的原因，响应则是电路中接受电能的表现。

当电感元件和电容元件向外释放能量时，可以看作是电路激励。

例如一个充好电的电容器，把它和一个电阻相接后，它就会通过这个电阻放电，这里它就是放电电路中的激励。

4、两个数值不同的电压源能否并联后“合成”一个向外供电的电压源？

两个数值不同的电流源能否串联后“合成”一个向外电路供电的电流源？

为什么？

答：

数值不同的电压源是不能并联合成的，因为这样连接在它们内部将引起环流；两个数值不同的电流也不能串联连接，把它们串联时将造成小电流电源的过流现象。

5、什么叫一度电？

一度电有多大作用？

答：

1KW·h=1度电。

一度电可以让1KW的电机运行1个小时，可让100W的电灯点燃10个小时，还可让10W的节能灯点燃100个小时。

6、如何测量某元件两端电压？

如何测量某支路电流？

答：

把高内阻的电压表并联在待测元件两端就可测量其电压，把低内阻的电流表串接在待测支路中可测得该支路电流。

7、直流电路是否都是线性电路？

线性电路的概念如何正确表述？

答：

直流电路中含有的所有元件都是线性元件时，例如本章介绍的电阻元件，其伏安特性为线性关系；电感元件的韦安特性是线性关系；电容元件的库伏特性是线性关系，因此由它们构成的电路就是线性电路。

线性电路只取决于电路中的元件特性，与电路中的电量，例如直流量、交流量、正弦量、非正弦量等无关。

五、计算题：

（共26分）

1、在图1-31所示电路中，已知电流I=10mA，I1=6mA，R1=3KΩ，R2=1KΩ，R3=2KΩ。

求电流表A4和A5的读数是多少？

（8分）

解：

对a列KCL方程：

I-I1-I2=0得I2=4mA

对左回路列KVL：

6×3+2I3－4×1=0

得I3=-7mAA4=13mAA5=－3mA

2、在图1-32所示电路中，有几条支路和结点？

Uab和I各等于多少？

（8分）

解：

3条支路，两个结点，Uab和I都等于0。

3、用基尔霍夫定律求解图1-33电路中的电流I3。

设US1=30V，US2=40V，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=2Ω。

（10分）

解：

对电路列写KCL方程：

I1＋I2－I3=0

（1）

对左回路列KVL方程：

I1R1＋I3R3=US1

（2）

对右回路列KVL方程：

I2R2＋I3R3=US2（3）

将数值代入方程式

（1）和

（2）并整理：

2I1＋I3=15

（2）

5I2＋2I3=40（3）

由

（2）得：

I1=（15－I3）/2（4）

由（3）得：

I2=（40－2I3）/5（5）

（4）（5）代入

（1）得：

（15－I3）/2＋（40－2I3）/5－I3=0解得：

I3≈8.16A

I3≈8.16A代入

（2）：

I1≈3.42A

I3≈8.16A代入（3）：

I2≈4.74A

第2章检测题（共100分，120分钟）

一、填空题：

（每空0.5分，共20分）

1、正弦交流电的三要素是最大值、角频率和初相。

有效值可用来确切反映交流电的作功能力，其值等于与交流电热效应相同的直流电的数值。

2、已知正弦交流电压

，则它的最大值是380

V，有效值是380V，频率为50Hz，周期是0.02s，角频率是314rad/s，相位为314t-60°，初相是60度，合π/3弧度。

3、实际电气设备大多为感性设备，功率因数往往较低。

若要提高感性电路的功率因数，常采用人工补偿法进行调整，即在感性线路（或设备）两端并联适当电容。

4、电阻元件正弦电路的复阻抗是R；电感元件正弦电路的复阻抗是jXL；电容元件正弦电路的复阻抗是－jXC；多参数串联电路的复阻抗是R+j（XL-XC）。

5、串联各元件上电流相同，因此画串联电路相量图时，通常选择电流作为参考相量；并联各元件上电压相同，所以画并联电路相量图时，一般选择电压作为参考相量。

6、电阻元件上的伏安关系瞬时值表达式为i=u/R，因之称其为即时元件；电感元件上伏安关系瞬时值表达式为

，电容元件上伏安关系瞬时值表达式为

，因此把它们称之为动态元件。

7、能量转换过程不可逆的电路功率常称为有功功率；能量转换过程可逆的电路功率叫做无功功率；这两部分功率的总和称为视在功率。

8、电网的功率因数越高，电源的利用率就越越充分，无功功率就越越小。

9、只有电阻和电感元件相串联的电路，电路性质呈感性；只有电阻和电容元件相串联的电路，电路性质呈容性。

10、当RLC串联电路发生谐振时，电路中阻抗最小且等于电阻R；电路中电压一定时电流最大，且与电路总电压同相。

二、判断正误：

（每小题1分，共10分）

1、正弦量的三要素是指其最大值、角频率和相位。

（错）

2、正弦量可以用相量表示，因此可以说，相量等于正弦量。

（错）

3、正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。

（错）

4、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形都是相量图。

（错）

5、功率表应串接在正弦交流电路中，用来测量电路的视在功率。

（错）

6、正弦交流电路的频率越高，阻抗就越大；频率越低，阻抗越小。

（错）

7、单一电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率比较小。

（错）

8、阻抗由容性变为感性的过程中，必然经过谐振点。

（对）

9、在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数。

（错）

10、电抗和电阻由于概念相同，所以它们的单位也相同。

（错）

三、选择题：

（每小题2分，共20分）

1、有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（B）

A、100W灯泡最亮；B、25W灯泡最亮；C、两只灯泡一样亮。

2、已知工频正弦电压有效值和初始值均为380V，则该电压的瞬时值表达式为（B）

A、

V；B、

V；

C、

V。

3、一个电热器，接在10V的直流电源上，产生的功率为P。

把它改接在正弦交流电源上，使其产生的功率为P/2，则正弦交流电源电压的最大值为（A）

A、7.07V；B、5V；C、14V；D、10V。

4、提高供电线路的功率因数，下列说法正确的是（D）

A、减少了用电设备中无用的无功功率；B、可以节省电能；

C、减少了用电设备的有功功率，提高了电源设备的容量；

D、可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗。

5、已知

A，

）A，则（C）

A、i1超前i260°；B、i1滞后i260°；C、相位差无法判断。

6、纯电容正弦交流电路中，电压有效值不变，当频率增大时，电路中电流将（A）

A、增大；B、减小；C、不变。

7、在RL串联电路中，UR=16V，UL=12V，则总电压为（B）

A、28V；B、20V；C、2V。

8、RLC串联电路在f0时发生谐振，当频率增加到2f0时，电路性质呈（B）

A、电阻性；B、电感性；C、电容性。

9、串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的（A）

A、电路中总电压有效值与电流有效值的乘积；

B、平均功率；C、瞬时功率最大值。

10、实验室中的功率表，是用来测量电路中的（A）。

A、有功功率；B、无功功率；C、视在功率；D、瞬时功率。

四、简述题：

（每小题3分，共12分）

1、有“110V、100W”和“110V、40W”两盏白炽灯，能否将它们串联后接在220伏的工频交流电源上使用？

为什么？

答：

不能。

因为把它们串联后接在220V的交流电源上时，由于瓦数大的灯丝电阻小，瓦数小的灯丝电阻大，因此瓦数小的分压多，由于过电压易烧；瓦数大的分压少，由于低于额定电压不能正常工作。

2、试述提高功率因数的意义和方法？

答：

提高功率因数的意义是：

一是提高供电设备的利用率，二是可以减少线路上的功率损失。

方法有自然补偿法和人工补偿法两种：

自然补偿法就是避免感性设备的空载和尽量减少其轻载；人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容（欠补偿）。

3、某电容器额定耐压值为450伏，能否把它接在交流380伏的电源上使用？

为什么？

答：

耐压值为450V的电容器，接于交流380V的电源上使用时，其最大值等于537V，即超过了电容器的耐压值，因此会被击穿而损坏，所以不能接在380V的电源上使用。

4、一位同学在做日光灯电路实验时，用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电压，实测路端电压为220V，灯管两端电压U1＝110V，镇流器两端电压U2＝178V。

即总电压既不等于两分电压之和，又不符合U2＝U12＋U22，此实验结果如何解释？

答：

因为日光灯管可以作为纯电阻元件，而镇流器只能看作是RL串联组合，它们的端电压不同相位，因此其和为相量和，而且相量和表达式中的U2也是由其不同相位的铜耗压降和电感压降构成的，正确的计算应为

。

五、计算分析题：

（共38分）

1、试求下列各正弦量的周期、频率和初相，二者的相位差如何？

（5分）

（1）3sin314t；

（2）8sin（5t＋17°）

解：

（1）周期T=0.02s，f=50Hz，初相φ=0；

（2）周期T=1.256s，f=0.796Hz，初相φ=17°。

二者不同频率，相位差无法比较。

2、某电阻元件的参数为8Ω，接在

V的交流电源上。

试求通过电阻元件上的电流i，如用电流表测量该电路中的电流，其读数为多少？

电路消耗的功率是多少瓦？

若电源的频率增大一倍，电压有效值不变又如何？

（8分）

解：

I=U/R=220/8=27.5A，纯电阻电路ui同相，所以：

A；电流表测量的是有效值27.5A，电路消耗的功率P=UI=220×27.5=6050W；纯电阻电路与频率无关，所以当频率增大一倍、电压有效值不变时电路消耗的功率不变。

3、某线圈的电感量为0.1亨，电阻可忽略不计。

接在

V的交流电源上。

试求电路中的电流及无功功率；若电源频率为100Hz，电压有效值不变又如何？

写出电流的瞬时值表达式。

（8分）

解：

ωL=314×0.1=31.4ΩQ=2202/31.4=1541Var；当电源频率增加一倍时，电路感抗增大一倍，即2ωL=2×314×0.1=62.8ΩQ′=2202/62.8=770.7Var；

I=U/2ωL=220/62.8≈3.5Ai=4.95sin（314t-90°）A

4、利用交流电流表、交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量。

设加在线圈两端的电压为工频110V，测得流过线圈的电流为5A，功率表读数为400W。

则该线圈的电感量为多大？

（9分）

解：

R=P/I2=400/25=16Ω|Z|=110/5=22Ω（ωL）2=222-162=228L=48.1mH

5、如图2-22所示电路中，已知电阻R＝6Ω，感抗XL＝8Ω，电源端电压的有效值US＝220V。

求电路中电流的有效值I。

（8分）

解：

|Z|=

=10Ω

I=U/|Z|=220/10=22A

第3章检测题（共100分，120分钟）

一、填空题（每空0.5分，共20分）

1、对称三相交流电是指三个最大值相等、角频率相同、相位上互差

的三个单相正弦交流电的组合。

2、三相四线制供电系统中，负载可从电源获取线电压