2016年电工学复习试题参考

一、填空题：

1、电源和负载的本质区别是：电源是把 其它形式的 能量转换成 电 能的设备，负载是把 电 能转换成 其它形式 能量的设备。

2、对电阻负载而言，当电压一定时，负载电阻越小，则负载 越大 ，通过负载的电流和负载上消耗的功率就 越大 ；反之，负载电阻越大，说明负载 越小 。

3、实际电路中的元器件，其电特性往往 多元 而 复杂 ，而理想电路元件的电特性则是 单一 和 确切 的。 

4、电力系统中构成的强电电路，其特点是 大电流 、 大功率；电子技术中构成的弱电电路的特点则是 小电流 、 小功率 。

5、常见的无源电路元件有 电阻元件 、 电感元件 和 电容元件 ；常见的有源电路元件是 电压源元件 和 电流源元件 。

6、元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为 线性 电路。此类电路中各支路上的 电压 和 电流 均具有叠加性，但电路中的 功率 不具有叠加性。

7、电流沿电压降低的方向取向称为 关联 方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件 吸收 电能；电流沿电压升高的方向取向称为 非关联 方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件 供出 电能。

8、电源向负载提供最大功率的条件是 电源内阻 与 负载电阻 的数值相等，这种情况称为电源与负载相 匹配 ，此时负载上获得的最大功率为 US2/4RS 。

9、 电压 是产生电流的根本原因。电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间 电压 。电路中某点到参考点间的 电压 称为该点的电位，电位具有 相对 性。

10、线性电阻元件上的电压、电流关系，任意瞬间都受 欧姆 定律的约束；电路中各支路电流任意时刻均遵循 KCL 定律；回路上各电压之间的关系则受  KVL 定律的约束。这三大定律是电路分析中应牢固掌握的 三大基本 规律。

11、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。

12、已知正弦交流电压，则它的最大值是 380 V，有效值是380 V，频率为50 Hz，周期是0.02 s，角频率是 314 rad/s，相位为 314t-60°，初相是 60 度，合 π/3 弧度。

13、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 。

14、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) 。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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 。

19、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。

20、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 。

21、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。

22、三相四线制供电系统中，负载可从电源获取 线电压 和 相电压 两种不同的电压值。其中 线电压 是 相电压 的倍，且相位上超前与其相对应的 相电压。

23、由发电机绕组首端引出的输电线称为 火线 ，由电源绕组尾端中性点引出的输电线称为 零线 。 火线 与 火线 之间的电压是线电压， 火线 与 零线 之间的电压是相电压。电源绕组作 Y 接时，其线电压是相电压的  倍；电源绕组作 Δ 接时，线电压是相电压的 1 倍。对称三相Y接电路中，中线电流通常为 零 。

24、有一对称三相负载Y接，每相阻抗均为22Ω，功率因数为0.8，测出负载中的电流是10A，那么三相电路的有功功率等于 1760W ；无功功率等于 1320Var ；视在功率等于 2200VA 。假如负载为感性设备，其等效电阻是 17.6Ω ；等效电感量是 42mH 。

25、实际生产和生活中，工厂的一般动力电源电压标准为 380V ；生活照明电源电压的标准一般为 220V ； 36V 伏以下的电压称为安全电压。

26、三相三线制电路中，测量三相有功功率通常采用 二瓦计 法。

27、 有功 功率的单位是瓦特， 无功 功率的单位是乏尔， 视在 功率的单位是伏安。

28、 保护接地 适用于系统中性点不接地的低压电网； 保护接零 适用于系统中性点直接接地的电网。

29、根据一次能源形式的不同，电能生产的主要方式有 火力发电 、 水力发电 、风力发电和 核能发电 等。

30、三相负载的额定电压等于电源线电压时，应作 Δ 形连接，额定电压约等于电源线电压的0.577倍时，三相负载应作 Y 形连接。按照这样的连接原则，两种连接方式下，三相负载上通过的电流和获得的功率 相等 。

31、变压器运行中，绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗；交变磁场在铁心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗。其中 铁 损耗又称为不变损耗；铜损耗称为可变损耗。

32、变压器空载电流的 有功 分量很小， 无功 分量很大，因此空载的变压器，其功率因数 很低 ，而且是 感 性的。

33、电压互感器实质上是一个 降压 变压器，在运行中副边绕组不允许 短路 ；电流互感器是一个 升压 变压器，在运行中副绕组不允许 开路 。从安全使用的角度出发，两种互感器在运行中，其 副边 绕组都应可靠接地。

34、变压器是既能变换 电压 、变换 电流 ，又能变换 阻抗 的电气设备。变压器在运行中，只要 端电压的有效值 和 频率 不变，其工作主磁通Φ将基本维持不变。

35、三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值，副边额定电压指 副边线电压 值。

36、变压器空载运行时，其 电流 很小而 铜 耗也很小，所以空载时的总损耗近似等于 变压器的铁 损耗。

37、根据工程上用途的不同，铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料； 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类，其中电机、电器的铁芯通常采用 软 材料制作。

38、自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两大类。其中 非磁性 物质内部无磁畴结构，而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于1。

39、 磁通 经过的路径称为磁路。其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 。

40、发电厂向外输送电能时，应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后输送；分配电能时，需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户。

41、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 。 鼠笼 式电机调速性能较差， 绕线 式电机调速性能较好。

42、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 Y 或 Δ 两种方式。

43、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 旋转磁场 的方向相同。旋转磁场的转速决定于电动机的 定子电流相序 。

44、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。

45、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。

46、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。

47、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。

48、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。

49、熔断器在电路中起 短路 保护作用；热继电器在电路中起 过载 保护作用。接触器具有 欠压和失压  保护作用。上述三种保护功能均有的电器是 断路器 。

50、多地控制线路的特点是：起动按钮应 并 在一起，停止按钮应 串 在一起。

51、热继电器的文字符号是 FR ；熔断器的文字符号是 FU ；按钮的文字符号是 SB ；接触器的文字符号是 KM ；空气开关的文字符号是 QS 。

52、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 。

五、计算题：

1、在图1-32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=-7mA   A4=13mA  A5=－3mA

2、在图1-33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、分别用叠加定理和戴维南定理求解图1-34电路中的电流I3。设US1=30V，US2=40V，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=2Ω。（10分）

解：（1）运用叠加定理

当US1单独作用时，I3′≈3.95A；当US2单独作用时，I3"≈4.21A；I3≈8.16A

（2）用戴维南定理：UOC≈34.44V，R0≈2.22Ω，I3≈8.16A

4、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。

5、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。

6、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=31.4Ω   Q=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=62.8Ω    Q′=2202/62.8=770.7Var；

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

7、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=228   L=48.1mH

8、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

9、一台三相异步电动机，定子绕组按Y接方式与线电压为380伏的三相交流电源相连。测得线电流为6安，总有功功率为3千瓦。试计算各相绕组的等效电阻R和等效感抗XL的数值。（8分）

解： 

10、已知三相对称负载连接成三角形，接在线电压为220V的三相电源上，火线上通过的电流均为17.3安，三相功率为4.5千瓦。求各相负载的电阻和感抗。（8分）

解： 

11、三相对称负载，已知Z＝3＋j4Ω,接于线电压等于380V的三相四线制电源上，试分别计算作星形连接和作三角形连接时的相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率各是多少？（8分）

解：Y接时：UP=220V，I线=IP=220/5=44A，P=17.424KW，Q=23.232KVar，S=29.04KVA

Δ接时：UP=380V，IP=380/5=76A，I线=131.6A，P=51.984KW，Q=69.312KVar，S=86.KVA

12、已知，试写出uBC、uCA、uA、uB、uC的解析式。（4分）

解： 

13、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

14、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=800  I1=10/(800+200)=0.01A  I2=I1×10=0.1A  P=0.12×8=0.08W

15、已知某三相异步电动机在额定状态下运行，其转速为1430r/min，电源频率为50Hz。求：电动机的磁极对数p、额定运行时的转差率SN、转子电路频率f2和转差速度Δn。

解：电动机的额定转速总是接近同步转速的，因此判断此电机的n0=1500r/min，所以可求得极对数p=2，额定运行时的转差率SN=(1500-1430)/1500≈0.047，转子电路的频率f2=sf1=0.047×50≈2.33Hz，转差速度Δn=1500-1430=70r/min。

16、某4.5KW三相异步电动机的额定电压为380V，额定转速为950r/min，过载系数为1.6。求（1）TN、TM；（2）当电压下降至300V时，能否带额定负载运行？

解：（1）TN=9550×4.5/950≈45.2N·m      TM= TNλ=45.2×1.6≈72.4 N·m

   （2）当电压下降至300V时，300/380=78.9%UN，电机的电磁转矩与电压的平方成正比，此时电动机产生的最大电磁转矩TM=72.4×0.72≈45.1N·m17、设计两台电动机顺序控制电路：M1起动后M2才能起动；M2停转后M1才能停转。

解：两台电动机的顺序控制电路设计思路：M1起动后M2才能起动，需在M2的起动控制环节上加上一个互锁装置；M2停转后M1才能停转，需在M1的停止控制环节上加一个互锁装置，所以此电路如下：

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