技能培训专题 电工小结与习题

第一章本章小结一、电路通常由电源、负载、中间环节三部分组成，电路模型实质上是把实际电路元件理想化。分析复杂电路时通常采取参考方向的方法来确定电路中各支路电流和元件端电压在电路方程中的正、负号。参考方向可以任意假定，但选定后不能改变。通过计算得出结果为正值时，参考方向跟实际方向相同，否则相反。二、电源元件有电压源和电流源两种，两种电源模型之间可以进行等效变换。电阻元件两端电压与流经它的电流在任何瞬间都存在对应线性正比例关系,线性电感元件的电压和电流的关系为微分的动态关系，线性电容元件的电压和电流的关系为微分的动态关系。理想电阻、电感和电容元件的电压和电流关系如下：元件电压电流关系电阻电感电容三、基尔霍夫定律是电路分析的重要定律，包括基尔霍夫电流定律（KCL，或称基尔霍夫第一定律）和基尔霍夫电压定律（KVL，或称基尔霍夫第二定律）。支路电流法是以支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律KCL和基尔霍夫电压定律KVL求解出各未知电流。支路电流法的总体思路是，对于一个具有b条支路、n个节点的电路，根据KCL可列出（n−1）个独立的节点电流方程式，根据KVL可列出b−（n−1）个独立的回路电压方程式。支路电流法分析步骤：1、分析电路有几条支路、几个节点和几个回路；2、标出各支路电流的参考方向；3、根据基尔霍夫电流定律列出n-1条节点电流方程式，不足的未知量根据基尔霍夫电压定律列出b-（n-1）个独立回路电压方程式。在列回路电压方程式时一般选取独立回路，独立回路尽可能选用网孔列KVL方程；4、联立求解方程组，求得各支路电流，如果电流数值为负，说明电流实际方向与标定的参考方向相反。四、电路中某点电位是指这个点到参考点的电压，参考点电位通常设定为零，电路中A点电位一般用VA表示。电位具有相对性，当参考点改变时，电路中各点的电位也随之改变。电压在电路中用U表示，如电路中A点对B点电压等于两点之间电位差，用UAB表示。五、叠加原理是指多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。应用叠加原理时应注意以下原则：1、叠加定理只适用于线性电路；2、等效分解时只将电源分别考虑，电路的其他非电源结构和参数不变。不作用的恒压源应予以短路（即Us=0）；不作用的恒流源应予以开（断）路（即Is=0）；3、叠加定理只用于电流（或电压）的计算，功率不能叠加；4、每个分解电路应标明各支路电流（或电压）参考方向；原电路中电流（或电压）是各分解电流（电压）的代数和。第一章习题一、判断题1、（错）电位是相对量，电压是绝对量，二者没有任何关联。2、（错）电路中参考点变化时，电路中各点电位会改变，电路中两点的电压位也改变。3、（对）基尔霍夫定律既可用于分析直流电路，也可以用于分析交流电路。4、（错）叠加原理既能够叠加电压或电流分量，也可以叠加功率。5、（对）分析复杂电路时参考方向可以任意假定，但选定后不能改变。dtduCiCdtdiLuLiRuR6、（错）电源元件有电压源和电流源两种，两种电源模型之间不能进行等效变换。二、选择题1、某设备铭牌标称的额定值“1KΩ、2.5W”，设备正常使用时允许流过的最大电流为（B）。A、25mAB、50mAC、75mAD、250mA。2、灯泡A额定值为100W/220V，B额定值为25W/220V，把它们串联后接到220V电源中，以下说法正确的是（B）。A、A灯泡亮些B、B灯泡亮些C、两个亮度相同D、以上都不对3、灯泡A额定值为100W/220V，B额定值为25W/220V，把它们并联后接到220V电源中，以下说法正确的是（A）。A、A灯泡亮些B、B灯泡亮些C、两个亮度相同D、以上都不对4、某导体的阻值为4Ω，在其他条件不变情况下，把它均匀切为两段，每段电阻值为（B）。A、1ΩB、2ΩC、3ΩD、4Ω三、填空题1、电路无源元件有电阻元件、电感元件和电容元件，电路有源元件有电压源和电流源。2、电路由电源、负载和中间环节三个部分组成。3、应用叠加原理进行分析时，不作用的恒压源应予以短路，不作用的恒流源应予以开（断）路。四、简答题1、简述电路组成环节和各环节的作用。答：电路通常由电源、负载和中间环节组成。电源向电路提供电能，负载在电路中接收电能并将电能转换成其它形式能量，中间环节在电路中起控制、保护作用。2、简述理想电源元件和实际电源的区别。答：理想电源元件是无穷大功率源，理想电压源输出恒定电压，理想电流源输出恒定电流，理想电源输出的电压或电流都不受负载的影响。实际的电压源和电流源存在内阻，如实际电压源开路时，端电压值等于电压源模型中的理想电压源数值。3、额定功率大的设备所消耗的电能是不是肯定比额定功率小的设备所消耗的电能多？答：不一定。设备的电功率是指单位时间内能量转换的本领，消耗的电能（电功）是指电流做功的量。这二者含义不同，电功率大的设备如果使用时间短，所消耗的电功不一定比功率小的设备长时间消耗的多。五、计算题1、某电路的电源为220V，电源内阻为1欧姆，电源可通最大电流为15A。电路正常工作时，负载电阻变动值为21欧姆至43欧姆。当电路正常工作时，电流最大值和最小值分别是多少？如果负载发生短路，电路中电流值多大？这时电源会不会烧毁？解：从题目得知，电路正常工作时，连接21欧姆负载时，电路中电流为连接43欧姆负载时，电路中电流为当电路中发生短路现象时，电路中电流为)A(1021122011LSSRRUI)A(543122022LSSRRUI)A(2201220SSRUI电路中电流远大于电源允许电流15A，电源将损坏。2、图示电路中，已知R1＝10Ω，R2＝8Ω，R3＝2Ω，R4＝6Ω，两端电压U＝140V。试求电路中的电流I1。解：ab之间电阻为3、图示电路中，已知电流I=20mA，I1=12mA，R1=5kΩ，R2=3kΩ，R3=2kΩ。求A1和A2的读数是多少？解：根据KCL得I2=20-12=8(mA)根据KVL，得12×1+2I3=8×1I3=-2(mA)根据KCL得A1电流为IA1=12+2=14(mA)根据KCL得A2电流为IA2=8-2=6(mA)4、求图示电路中电流I，已知U1=10V，U2=20V，U3=30V,R=10Ω。解：根据KCL，虚线部分可视为广义节点，因此I=05、图示电路中，已知电流US1=60V，US2=120V，R1=R2=R3=10kΩ。分别用支路电流法和叠)(4)62//(8)//(432RRRRab)A(10)410/(140)/(11abRRUI加原理求电阻R3上电流。解：应用叠加原理当Us1电源单独作用时，Us2不作用，视为短路，则I3′=Us1×（R2/(R2+R3)）/(R1+R2//R3)=60×（10/（10+10））/(10+（10//10）)=60×(1/2)/15=2（A）当Us2电源单独作用时，Us1不作用，视为短路，则I3″=-Us2/（R3+R1//R2)=-120/（10+10//10)=-120/15=-8（A）两者叠加，则R3上电流为I3=I3´+I3=2+(－8)=-6（A）6、图示电路中，求开关S断开或闭合时a点电位。解：开关S断开时时相当于一个闭合的全电路，a点电位为：V4202046121212aVS闭合时，a点电位只与右回路有关：7、求图示电路中节点a的电位。解：原电路可还原为右图电路V2420412aVV6416141316648315au第二章本章小结一、正弦交流电的电压表达式ψ)(ωtUmusin中，最大值Um、角频率ω和初相位ψ被称为正弦交流电三要素。相位差是指同频率正弦交流电的初相位之差，用φ表示，同频率的正弦交流电的相位差与时间t无关。分析对于相位差必须注意不同频率的正弦交流电不能进行相位比较。相位差也不得超过±180°，如果超过该范围，应进行换算。二、正弦交流电相量表示法是采用复数表示交流电。相量只反映模值（对应正弦量的最大值或有效值）和辐角（对应正弦量的初相），并不等于正弦量，它不是时间t的函数；只有同频率的正弦量才可以使用相量（或相量图）分析，不同频率的不可以使用；用相量表示正弦量实质上是一种数学变换，目的是为了简化运算。三、电阻、电感和电容元件在正弦交流电路中的特性如下表。元件电压与电流关系阻抗功率相量图电阻R相位差为零IUR/有功功率UIP电感L电压比电流超前90ºπfLωLXL2无功功率LLLXIIUQ2电容C电压比电流滞后90ºπfCωLXC2/1/1无功功率CCCXIIUQ2电阻电感串联RL电压与电流的相位角为RXUULRLarctanarctan22LXRZ有功功率cos2UIRIP无功功率sin2UIXIQL视在功率22LQPUIS电阻电感电容串联RLC电压与电流的相位角为RXUURXarctanarctan22)-（CLXXRZ有功功率cos2UIRIP无功功率sin)(2UIXXIQCL视在功率22QPUIS四、为了提高线路或设备的功率因数，提高电源利用率和降低线路成本，可采取在线路或设备并联电容补偿方法提高功率因数。五、三相交流电每相最大值相等，频率相同，初相位相互差异为120°，A相超前B相120°相位，B相超前C相120°相位，C相超前A相120°相位。三相电动势相序正序是A相到B相，再到C相。六、三相交流电作为电源向负载供电时，有星形连接（也称Y接）和三角形连接（也称△接）。在低压配电系统中，三相电源的星形连接可以输出两种电压，其中380V是线电压，220V是相电压。三角形连接只能输出一种电压。七、负载在三相交流电中选取星形连接还是三角形连接方式，应根据负载的额定电压和电源情况来确定。如果负载的额定电压等于电源的线电压，应该采用三角形连接方式。如果负载额定电压等于电源相电压，应采用星形连接方式。在三相四线配电电路中，中性线可以防止负载电压不相等导致损坏或不能正常工作；当电路中某一相发生故障时，其它无故障负载相可以继续正常工作。必须保证中性线在运行中可靠、不断开，因此中性线不允许安装保险丝和开关。本章习题一、判断题1、（错）正弦交流电的三要素是指最大值、角频率和相位。2、（对）正弦交流电路中电感元件消耗的有功功率等于零。3、（错）因为正弦交流电可以用相量来表示，所以说相量就是正弦交流电。4、（错）正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。5、（错）正弦交流电路的频率越高，阻抗越大；频率越低，阻抗越小。6、（对）中性线的作用就是使不对称Y接负载的端电压保持对称。7、（错）三相负载作三角形联接时，肯定是plII3。8、（对）三相负载作星形联接时，线电流等于相电流。9、（对）三相不对称负载越接近对称，中性线上通过的电流就越小。10、（错）中性线不允许断开，不能安装保险丝和开关，并且截面积比相线大。二、选择题1、提高供电电路的功率因数，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、减少了用电设备的有功功率，提高了电源设备的容量C、可以节省电能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。2、已知)90t314sin(101iA，)30t628sin(152iA，则（C）A、i1超前i260°B、i1滞后i260°C、相位差无法判断D、两者同相3、在RL串联电路中，UR=4V，UL=3V，则总电压为（C）A、7VB、12VC、5VD、1V4、正弦交流电路的视在功率等于电路的（A）。A、电压有效值与电流有效值乘积B、平均功率C、瞬时功率最大值D、无功功率5、三相对称电路是指（C）A、三相电源对称的电路B、三相负载对称的电路C、三相电源和三相负载均对称的电路D、三相电源和对称和三相负载不对称的电路三、填空题1、从耗能和储能的角度分析，电阻元件为耗能元件，电感和电容元件为储能元件。2、表达正弦交流电振荡幅度的量是最大值，随时间变化快慢程度的量是角