电工技术基础A

第一次作业1.试用电源的等效变换法求如图2-74所示电路中的电流I及电压U。解：根据电路结构，进行电源的等效变换化简，如图所以，电流电压2.试用结点电压法求如图2-79所示电路中的电流I。解：指定参考结点、假设结点电压如图所示列A结点的电压（电位）方程，有（1）列B结点的电压（电位）方程，有（2）联立（1）（2）求解，得所以，电流A3.如图5-65所示电路中，换路前电路已处于稳态。已知，，，t=0时将开关S断开，试求、和。解：根据换路前的稳态电路（电容开路、电感短路），有根据换路定则，有时刻的等效电路如图所示由等效电路，有4.使异步电动机自己转动起来的基本条件是什么？简述异步电动机的转动原理。答：异步电动机自己转起来的基本条件是：（1）、定子绕组通入三相交流电流，在气隙中产生旋转磁场；（2）、转子绕组自成回路。异步电动机的转动原理是：定子三相对称绕组通入三相对称交流电流时，在气隙将产生圆形旋转磁场。旋转磁场旋转时，与转子绕组有相对运动，因此将在转子绕组中产生感应电势。由于转子绕组是闭合绕组，在感应电势的作用下将在绕组中流过三相短路电流。此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而产生电磁转矩使转子转动起来。这就是异步电动机的基本转动原理。异步电动机只有当其转子转速低于气隙旋转磁场的转速（称为“同步转速”）才能产生电磁转矩；也就是说，自己不能达到“同步转速”，所以称为“异步”电动机。5.某三相异步电动机的PN=40kW，UN=380V，f＝50HZ，n=2930r/min，η=0.9，cosφ=0.85，Ist/IN=5.5，Tst/TN=1.2，Δ接法，采用Y–Δ起动，求：（1）起动电流和起动转矩；（2）保证能顺利起动的最大负载转矩是其额定转矩的多少？解：（1）（2）能保证顺利起动的最大负载转矩是其额定转矩1.2倍。第二次作业1.试用电源的等效变换法求如图2-76所示电路中的电流I和电压UAB。解：（1）用电源等效变换法求出电流I。（含未知电流I支路不变，将其余电路部分等效变换等电压源，整个电路将变成单回路电路）等效变换化简如图所以，电流由原电路，有2.试用叠加定理求解题2.7中的电流I，并检验电路的功率平衡。解：运用叠加原理，每个电源单独作用时的电路及参数如下（1）8V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流（2）10V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流(3)2V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流所以，由叠加原理，有3.试用戴维南定理求如图2-88所示电路中的电流。解：第一步：找出二端网络将待求电流I所在的支路移去，二端网络如图第二步：求二端网络的开路电压UAB(叠加原理)开路电压第三步：求等效电阻RO对应无源二端网络如图故，等效电阻第四步：求待求参数电流I画出戴维南等效电路，如图所以，电流4.异步电动机的铭牌电压、电流和功率是指什么电压、电流和功率？答：其铭牌电压、电流是指电动机的额定线电压和额定线电流；而铭牌功率则是指电动机的额定输出功率，即轴上输出的额定机械功率。5.三相异步电动机正常运行时，如果转子突然卡住，电动机电流有何变化？对电动机有何影响？答：三相异步电动机正常运行时，如果转子突然卡住，转子的转速变为零，转差率为1，旋转磁场切割转子的速率增加，转子电流增大，与转子电流平衡的定子电流也跟着增大，时间长了有可能会烧毁电动机。第三次作业1.试用戴维南定理求如图2-76所示电路中的电流I。解：第一步：找到线性有源的二端网络移去4Ω电阻即可得到需等效的线性有源的二端网络如图第二步：求二端网络的开路电压UAB（用任何分析方法均可）11V6V20V1.5V16.5V6VABCD此处用结点电压法，如图列出C、D结点的结点电压方程，有C点D点联立，解方程组可得所以，开路电压AB第三步：求等效电阻RO对应无源二端网络如图所以，等效电阻第四步：求待求参数电流I4Ω3VAB4ΩI画出戴维南等效电路，如图所以，电流2.如图5-63所示电路中，换路前电路已处于稳态，时开关S闭合，试求、及和，并解释为什么。解：根据开关闭合前的稳态电路（电容开路），有由换路定则，有时刻的等效电路如图所示由等效电路可得（叠加原理）（KVL）2.三相异步电机在什么情况下转差率s为下列数值：、和。答：在三相异步电机起动的瞬间，电动机的转子转速，；当异步电动机正常运行时，转子的转速总要小于同步转速，此时；当三相异步电动机处在再生制动的情况下时，，这种情况下，例如起重机吊重物下降，重物拖动电动机使其加速；多速电动机换速（从高速转到低速）运行时，都产生再生制动。3.为什么三相异步电动机不能在最大电磁转矩处运行？答：三相异步电动机的最大电磁转矩必需大于它的额定转矩，即电动机必须有一定的抗过载能力，这样在电动机工作时，机械负载突然冲击或者短时间的过载才不至于损坏电动机。4.电路如图所示，已知：US=20V，R1=4，R2=15，R3=8，R4=10，R5=4，R6=12。试求电路的开路电压U和电流I。第四次作业1.三相异步电动机在电源断掉一根线后为什么不能起动？在运行中断掉一根线为什么还能继续转动？长时间运行是否可以？答：三相异步电动机断了一根电源线后，异步电动机定子三相绕组只有两相的线端串接在电源上，这是电源由三相变成单相，电动机的令两相绕组组成了简单的串回路。流过同一电流，形成单相脉动磁场，脉动磁场可以分解为两个大小相等、方向相反的旋转磁场。当起动时，转子静止，两个旋转磁场与转子间的转差率均为1，则两个大小相等、方向相反的旋转磁场，对转子的合成总转矩为零，因此不能起动。如果在运行中断了一根电源线，则电动机仍按照原来的方向旋转，因为这是单相异步电动机的两个旋转磁场中必有一个和原来的转向相同，它对转子的转差率为而另一个相反方向旋转的磁场对转子的转差率为由于因此由相反方向旋转磁场所产生的有功分量很小，使所产生的转矩减小，所以，结果所受到的总转矩不比负载转矩小，电动机仍按照原方向旋转。这两种情况下，对电动机都是非常不利的，起动时若断去一根电源线则不能起动，还会由于磁场性质的变化发出不正常的“嗡嗡”声，使电流突然很大，时间长了，电动机的绕组将会烧毁。在运行时若断去一根电源线，电机虽然能继续旋转，但转速会下降，定子电流变大，时间一长，电动机过热，亦将烧坏。2.在图3-68所示正弦交流电路中，试分别求出电流表A0和电压表V0的读数，并作出相量图。解：（a）并联结构，设并联电压为参考相量，画出相量图由相量图，根据平行四边形法则，有所以，电流表A0的读数（b）串联结构，设串联电流为参考相量，画相量图如下由相量图，根据平行四边形法则，有所以，电压表V0的读数80V。（c）并联结构，设并联电压为参考相量，画出相量图由相量图，有所以，电流表A0的读数（d）串联结构，设串联电流为参考相量，画相量图如下由相量图，根据平行四边形法则，有所以，电压表V0的读数串并联结构，设为参考相量，画相量图如下图中为电容两端的电压，为电感支路的电流。100V10A所以，电流表A0的读数电压表V0的读数3.在图3-77所示电路中，已知：，，。试用戴维南定理求电路中电流。解：戴维南定理求解（1）找出二端网络移去包含待求电流的支路，即得有源二端网络，如下图（2）求开路电压采用叠加定理求解开路电压。单独作用时单独作用时单独作用时根据叠加定理，有（3）求等效复数阻抗（4）求待求电流画出戴维南等效电路如下图根据戴维南等效电路，有4.图1-85所示电路中的方框代表电源或负载。试求：（1）说明各方框上的电压与电流参考方向是否关联。（2）确定哪些是电源，哪些是负载，并讨论其功率平衡。解：（1）A、C、D方框上的电压与电流参考方向为关联参考方向；B、E方框上的电压与电流参考方向为非关联参考方向。2）判断电源、负载：为电源；为负载；为电源；为负载；为电源。为电源；为电源；为负载；为电源；为负载；为电源。为电源；为电源；为负载；为电源；为负载；为电源。验证功率平衡：故功率平衡。5.一只110V、15W的指示灯，要接在220V的电源上，问要串联多大阻值的电阻，该电阻应选多大功率？解：串联电阻阻值与指示灯同，故功率亦与指示灯同，为15W。6.试求如图1-96所示电路中的电流I、电压U及元件X的功率，并说明是吸收功率还是提供功率。解：（基氏定律）作如图假设，易知由结点B，有由结点A，有故由回路KVL方程，有