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电工技术习题 电工技术 李忠波制作 电工学 电工技术 习题课课件 制作李忠波沈阳工业大学电气工程学院电工理论及新技术教研室 第一章电路的基本概念和定律elzb 习题课 第一章电路的基本概念和定律习题课 学习要点 本章学习要点是理解和掌握下述基本概念和知识点 1 电路和电路模型分析方法 2 电路变量的参考方向 3 一般激励时的R L C电路特性 4 电压源和电流源 5 受控电源 6 电源的等效变换 7 基尔霍夫定理 8 电功率和电位的计算 例1已知下图电压波形 试画出电流波形 解 a b 由图b 可知 由图a 电路可知 时 时 波形如下 时的电场能量 1 1 0 1 2 3 4 选择题 1 在下图电路中 对负载电阻RL而言 点划线框中的电路可用一个等效电源代替 该等效电源是 a 理想电压源b 理想电流源c 不能确定 答案 a 2 在下图电路中 已知 A B两点间的电压UAB为 a 1Vb 0c 1V 答案 c 3 在下图电路中 已知 A B两点间的电压UAB为 a 18Vb 18Vc 6V 答案 a 4 已知图1中的 用图2所示的等效理想电流源代替图1所示的电路 该等效电流源的参数为 a 6Ab 2Ac 2A 图1 图2 答案 c 5 在下图的电路中 当增大电阻R1的阻值时 电流I2相应 a 减小b 增大c 不变 答案 c 6 下图电路的开路电压 为 a 4Vb 8 67Vc 10V 答案 b 7 在下图的电路中 由 供给功率 a 电压源b 电流源c 电压源和电流源 答案 b 8 已知下图电路中的 电阻R1和R2消耗的功率由 供给 a 电压源b 电流源c 电压源和电流源 答案 c 9 在下图的电路中 当开关S打开时 A点的电位UA为 a 3Vb 6Vc 9V 答案 c 解答 10 在下图的电路中 当开关S闭合时 A点的电位UA为 a 3Vb 6Vc 9V 答案 b 解答 END 习题课 第二章电路分析方法elzb 第二章电路分析方法 第二章电路分析方法习题课 学习要点 本章学习要点是掌握下述电路分析方法 以及这些方法的 适用条件和适用题型 从而方便 快捷地求解电路 1 线性电阻网络的等效变换 适用条件上线性电阻网络 利用电阻的串 并联公式变换 还应了解星形和三角形电阻网络的变换方法 2 电压源与电流源间的等效变换 应注意恒压源与恒流源间不能等效变换 与恒压源并联的元件 对外电路而言是多余的 与恒流源串联的元件对外电路而言是多余的 适用于含有多个独立电源求解一个元件或一条支路的题型 3 受控电源间的等效变换 适用条件是线性受控电源 变换方法 注意事项和适用题型与独立源相似 4 支路电流法 适用条件是任一集总电路 对n个节点 b条支路的任一电路列出 联立求解 n 1 个KCL方程b n 1 个网孔KVL方程 适用于支路数较少的网络 支路数较多适用计算机辅助分析 CAA 5 节点电压法 适用条件是任一集总电路 适用题型是多支路少节点的电路求解问题 对只有一个独立节点的多支路电路节点电位方程 弥尔曼定理 如下独立节点电位 流入独立节点电激流之和 各支路电导之和 受控源与独立源同样对待 应注意 1 受控源的控制量要用节点电压表示 2 含恒流源或受控恒流源的支路电导为零 6 迭加原理 适用条件是线性电路 当某一个独立源单独激励时 其余独立源要置零 即恒压源短路 恒流源开路 受控源既不能单独激励 也不可置零 要始终保留在电路中 适于求解含有多个独立源的网络 7 戴维南定理与诺顿定理 适用条件是线性电路 适于求解复杂网络中的某一条支路 注意保留受控源的控制量不变 等效电源的内阻Req有下面几种求法 1 定义法 U或I0可取为单位 如1V 恒压源或单位恒流源 如1A 2 独立源保留 含有受控源和电阻的二端网络始终将化为一个等效电阻 受控源上有源元件 当等效电阻为正值时 受控源吸收能量 当等效电阻为负值时 表示受控源发出能量 例1 P 30求图2 12中各支路的电流 解 用支路电流法求根据KCL和KVL定律列方程 回路ADCA 回路ABDA 以上是三个方程有四个未知量 若想求得支路电流I1 I2 I3还必须列一个方程 用I1表示控制量U1有 25 100 100k 10k 5V 50U1 U1 I1 I3 I2 A B C D 节点A 解得 例2 P 41电路如图2 24a所示 试用叠加原理求电流源两端的电压 解 首先将图2 24a分解成图b和图c的形式 然后分别计算 注意 图中保留了电路中的CCVS 1 当电压源单独作用时 图2 24b R1 R2 10V U3 10I1 I1 I2 4A R1 R2 10V U 3 10I 1 I 1 I 2 R1 R2 U 3 10I I 1 I 2 4A a b c 图2 24 3 电压源和电流源共同作用时 课堂练习1 试用叠加定理求上图中的电流I2 答案 2 当电流源单独作用时 图2 24c 课堂练习2 试用戴维南定理求上图中的电流I2 答案 例3用电源等效变换法化简下电路 2 2 2V 1 3U U 2 2 2A 1 3U U 0 67 1 3V 3U U 由图 整理得 I 解 由式 得简化的等效电路 0 33 0 67V I U 注意 含受控源时 等效电阻可能为负值 受控源是有源元件 负值表示受控源发出能量 R 例4用电源等效变换法化简下电路 解 U 1 0 991 25 100 100k 10k U 1 99k1 25 100 110k U 1 0 91 25 100 110k U 1 25 100 90I 由图 例5求图中的U1 解 1 用叠加原理求U1 2V单独作用 由式得简化的等效电路如下 U 1 注意 只含有受控源和电阻 不含独立源 的网络最终可化为一个电阻 U1 5U1 2V 2 1 3 5A a b I 5A单独作用 U 1 2 1 3 5A a b 5U 1 I 0 5U 1 2 用节点电压法 节点方程 例6 P 49题2 17求下电路中的U0 解 用戴维南定理 1V I1 10I1 1k 0 1k 0 1k a b UO KVL 即 求ISC 定义法求Req 并联写电流 例7求图4中的Ux 解 用节点电压法 U1 U2 U3 Ux 6Ux 4 2A 3A 30V 5 1A 因为有恒压源支路 选参考节点如图 可得 对节点2 2 1 式 1 与 2 联立解得 例8列下面电路的节点电压方程 解 选e为参考节点 列节点方程 e d c b R6 R5 R4 R3 R2 R1 a iy vS4 R1 节点a 节点b 节点c 节点d 带入节点方程并整理得 用节点电压表示受控源的控制量 例9P49 2 16题 下图中 当Us 1V Is 2A时 U0 4 5V 当Us 2V Is 2A时 U0 5V 问Us 5V Is 5A时 U0 Us Is 线性无源网络 U0 则 解得 当满足条件3时 依叠加原理应有 解 Us Is 线性无源网络 U0 课堂练习3 Us Is 线性无源网络 U0 下图中 当Us 2V Is 1A时 I 5A 当Us 4V Is 2A时 U0 24V 问Us 6V Is 2A时 U0 I 解 设 1 根据已知条件列方程 解得 2 2 代入 1 得 1 用叠加原理求下面电路中电流I的值 2 用用节点电压法求下面电路中电流I的值 解 1 受控源不能单独作用 保留 10V恒压源单独作用 课堂练习4 10V 2I I 3A 3A单独激励 10V 2I I 2I U 3A I 注意 与 参考方向要一致 可任意定 用节点电压法先求出 节点方程 由左边支路得 和 各电源同时作用时 注意 计算功率时 不能用叠加定理 2 解 用用节点电压法求解时 受控源按独立源对待 学生自行完成 课堂练习5 P48 2 9题 案答 课堂练习6 P48 2 12题 答案 课堂练习7 P48 2 15题 答案 例10 用电源等效变换求图示电路中的电流UAB 则UAB 10 8 1 5 3 11 25V 例11 用支路电流法求图示电路中的各支路电流 解 依据题图 电路有四条支路 其中电流源支路的电流已知 可见有三个未知电流 已知电路有1个独立节点 故可列1个KCL方程和2个网孔方程 KCL方程 KVL方程 I1 6 16AI2 2 8AI3 3 36A 例11图 I1 I2 I3 0 1 20I1 6I2 140 2 6I2 5I3 0 3 将式 1 3 联立 求得各支路电流 例12 用叠加定理求图示电路中支路电流Ix IS单独作用时 US单独作用时 共同作用时 图3例12图 例13 用戴维南定理求图示电路中的电压UAB 第三步 求开路电压Uoc 第二步 求等效电阻R Req 1 1 2 5 3 第一步 去掉待求支路 造一个二端网络 第四步 画戴维南等效电路 求UAB Uoc 4 5 3V 第三章正弦交流电路习题课 一 第三章正弦交流电路学习要点 1 正弦量的6种表示及其相互转换 2 R L C三元件正弦激励下的伏安特性 功率与能量转换关系 3 正弦稳态电路的相量图和相量模型分析法 4 功率因数的概念与功率因数的提高 5 串 并联谐振电路 二 例题与课堂练习 求下电路回路电流I 课堂练习1 I 有效值 1A 1 3A A 答 I 1A I 例1求下电路中电流 下面用节点电压法求解 解 0 解得 例2 调节电容C 使电流I与电压u同相 并测得电容电压 电流 1 求参数R L C 2 若R L C及u的有效值均不变 但将u的频率变为 在图示电路中 已知 求电路中的电流I及有功功率p 此时电路呈何性质 解 1 电流I与电压u同相 电路达到谐振 2 电路中的电流 在图示电路中 1 试问两个负载的性质 2 求电源供出的有功功率P 例3 无功功率Q和视在功率S 解 1 Z1为阻性 Z2为容性 2 在图示电路中 求总电流 总有功功率 功率因数 并画相量图 解 例4 相量图 在图示电路中 已知电源电压 电路有功功率 功率因数 1 求电流 2 并联电容 求总电流 及总功率因数 3 画出并联C后的相量图 含各支路电流及总电压 课堂练习2 课堂练习2电路图 解 4 求总电流 比电流 减小了多少 1 求电流 2 求电流 及总功率因数 3 相量图 由学生自主完成 1 2 由 解得 总功率因数 解 总电流 3 相量图 图示有源二端网络 用内阻为 的电压表 电压表得开路电 为 换用内阻为 的电压表测量时 开路电压 为 求该网络的戴维宁等效电压源 课堂练习3 解 由题意 由题意即 解答 P 79习题3 4 某RC串联电路 已知R 8 Xc 6 总电压U 10V 试求 解 法一相量模型法 模型电路如图 则 相量图 电流超前电压 所以电路呈容性 课堂练习4 已知IL 5A IC 3A 求总电流I 答案 I 2A 本题宜采用作图法 P 79题3 8a 课堂练习5 解 答案 P 79题3 8b 解 课堂练习6 已知各元件上电压表的读数 求总电压U 20 25 5 5 答案 P 79题3 91 课堂练习7 已知电流表PA1 PA2 PA3的读数分别为5A 20A 25A 求电流表PA的读 解 题3 92 若维持PA1的读数不变 将电路的频率提高一倍 再求其它表的读数 电压没变 解 原电路 新电路 R R 新电路电流 因为 答案 所以电压也没变 P 79题3 10 5 5 5 课堂练习8 已知三个表PA1 PA2 PV的读数分别为 P 79 题3 11在图3 33所示电路中 已知 试求 1 2 该电路的无功功率及功率因数 并说明该电路呈何性质 I I1 I2 R jXL jXC 解 1 方法一分析求解因L C并联部分电压相同 又知 所以 因为 即 课堂练习9 则得 450 参考 方法二画相量图求解 即 由于超前角450 故该电路呈电感性 2 无功功率 功率因数 在图3 35所示电路中 为感性 且与同相 试求 P 80 题3 13 课堂练习10 解 因为 所以 第四章三相交流电路 第四章三相交流电路习题课 学习要点 1 三相对称电势的产生与表示 2 三相对称电源的联结 3 三相对称负载的星形联结 4 三相对称负载的三角形联结 5 三相功率的计算 一 选择题 1 已知某三相四线制电路中的线电压 则当 时 它的三个相电压之和为 答案 b 2 某三相发电机绕组接成星形时的线电压是 若将它接成三角形 则线电压为 答案 3 某三相对称电路的线电压 线电流 正相序 负载连接成Y形 每相的复阻抗 该三相电路的有功功率为 c 4 某三相电路中的三个线电流分别为 当 时 这三个电流之和为 答 a 注 对称 5 在下图的三相电路中 线电压为380V 三个电压表的内阻相等 若C相在M处断线 则电压表VB的读数 答案 c 发电机 V V V VA VB VC A B C M a 为220V b 为190V c 与VA不同 注 按内阻分线电压 答案 b 6 在上图的三相电路中 线电压为380V 三个电压表的内阻不等 若C相在M处断线 则电压表VB的读数 a 为220V b 为190V c 与VA不同 注 按内阻分线电压 答案 c 7 某 联结的纯电容对称负载接于三相对称电源上 已知各相的容抗 各线电流为10A 则三相视在功率为 答案 b 8 一对称三相负载接入三相交流电源后 若其相电压等于电源线电压 则此三相负载是 接法 a Y b Y0 答案 c 9 在电源对称的三相四线制电路中 若 Y0 联接的三相负载不对称 则该负载各相的电压 a 不对称 b 对称 c 不一定对称 答案 b 10 某三相发电机各相绕组的电压为220V 若把该三相绕组接成图示的形式 并在A Z两端接一交流伏特表 则该表的读数是 答案 a xB Cy z A v 11 在三相对称电路中 有一纯电阻负载作 联接 已知各相电阻 线电流为22A 则该三相负载的有 功功率为 答案 a 12 有一台三相发电机 其绕组联成星形 每相额定电压为660V 若测得其线电压 则表明 a A相绕组接反 b B相绕组接反 c C相绕组接反 答案 b 题12的相量图 1200 B相绕组首尾接反 接反相 B 是正确的线电压 不涉及的相 13 当三相交流发电机三个绕组接成星形时 若线电压 则相电压 答 c 题13的相量图 1500 1200 300 解 设 第五章线性电路的时域分析习题课 学习要点 1 暂态过程产生的原因及研究电路暂态过程的意义 2 确定暂态过程初始值的换路定则 3 一阶电路的三要素法 5 微分电路与积分电路 4 暂态方程的一般式 三要素 练习与思考 1 下图所示电路在已稳定状态下断开开关S 则该电路 因为有储能元件L 要产生过渡过程 因为电路有储能元件且发生换路 要产生过渡过程 因为换路时元件L的电流储能不能发生变化 不产生过渡过程 R1 L S US R2 答案 C 2 下图所示电路在达到稳定状态后移动R1上的滑动的触点 该电路将产生过渡过程 这是因为 a 电路发生换路 b 电路中有储能元件C c 电路有储能元件的能量发生变化 答案 b R2 US R1 C 3 下图所示电路在达到稳定状态后减小增加R1 则该电路 因为发生换路 要产生过渡过程因为C的储能值不变 不产生过渡过程因为有储能元件且发生换路 要发生过渡过程 答案 b US R1 C R2 4 下图所示电路在稳定状态下闭合开关S 该电路 不产生过渡过程 因为换路未引起L的电流发生变化要发生过渡过程 因为电路发生换路要发生过渡过程 因为电路有储能元件且发生换路 答案 a R1 L S US R2 5 RL串联电路与电压为8V的恒压源接通 如下图所示 在t 0瞬间将开关S闭合 当电感分别为1H 3H 6H 4H时所收到的四根uR t 曲线如下图所示 其中1H电感所对应的uR t 曲线是 答案 a R L S uR t t s uR t V 0 4 8 a b c 电路如图所示 已知 开关闭合前电路已处于稳态 求 时的 例1P 110 例5 4 S t 0 三要素法 解 即 i1 uL us iC i2 S t 0 P 118 题5 1已知图5 28所示电路在换路前已处于稳态 若 试求换路后的瞬间各支路中的电流和各储能元件上的电压 设 课堂练习1 解 答案 学生自行完成 P 119 题5 7 已知图5 34所示电路原已处于稳态 时电路换路 求换路后的 U R1 R2 S t 0 例2 解 第六章电工测量与安全用电 第六章电工测量与安全用电习题课 学习要点 学习电工技术要熟悉常用电工仪表的工作原理 结构 分类及测量误差 并掌握其正确的使用方法 同时还必须要懂得安全用电的常识和技术 1 测量误差与仪表的准确度1 测量误差的表达形式有绝对误差和相对误 2 最大绝对误差 与测量上限 的百分比 定义为仪表的准确度 3 根据所测物理量的不同选取适当的仪表 同时根据被测量所要求的精确程度的不同选取适当准确度的仪表 2 正确使用电流表 电压表 功率表1 电流表要串联在被测支路内 电压表要并联在被测支路两端 功率表的同名端应联在电源的同一端 0 5 1 0 1 5 2 5 5 0 分为七级 即0 1 0 2 2 根据欲测量的大小 选好量程 3 电流表内阻较小 电压表内阻较大 在一般情况下可略去其影响 但是在有些场合却要考虑其影响 3 安全用电的常识和技术1 通过人体的电流不能超过7mA 2 保护接地应用在三相三线制低压供电系统中 保护接零应用在三相四线制低压供电系统中 课堂练习 选择题 1 一个量程为30A的电流表 其最大基本误差为 用该表测量18A的电流时 其相对 误差为2 则该表的准确度为 a 1 5级b 2 5级c 2 0级 答案 解答 a 2 用下列三个电压表测量20V的电压 测量结果的相对误差最小的是 表 a 准确度1 5级量程30Vb 准确度0 5级量程150Vc 准确度1 0级量程50V 解答 答案 a 最大基本误差 相对误差 a b c 所以 选a 最小 3 当限定测量结果的相对误差必须在 2 之内时 用准确度为1 0级 量程为250V的电压表所能测量的电压值是 a 大于125Vb 小于125Vc 不大于125V 答案 解答 a 4 磁电式直读仪表的表头 测量机构 由 等主要部件构成 a 固定线圈和动铁片b 永久磁铁和转动线圈c 固定线圈和转动线圈 答案 5 电磁式直读仪表的表头 测量机构 由 等主要部件构成 b a 固定线圈和动铁片b 永久磁铁和转动线圈c 固定线圈和转动线圈 答案 6 电动式直读仪表的表头 测量机构 由 等主要部件构成 a 固定线圈和动铁片b 永久磁铁和转动线圈c 固定线圈和转动线圈 答案 7 只能测直流电的仪表是 a 磁电式仪表b 电磁式仪表c 电动式仪表 a c 答案 8 一磁电式表头 测量机构 的额定电流为 内阻为 若将其改成量程为 50V的电压表 则所要串联的倍压器的电阻应为 a 99b 999c 1000 答案 9 一磁电式表头 测量机构 的额定电流为 内阻为 将它并联一个电阻为 a b 的分流器后所制成的毫安表的量程是 a 50mAb 500mAc 5mA 答案 10 测量高电阻电路的电压和电流时 其电表有如下两种联接方式 在下图中 接法测量的精度较高 a 图ab 图bc 两者一样 A V R a b A V R b 答案 11 用伏安法测量低阻值电阻时 下图中 接法是正确的 a 图ab 图bc 两者一样 b A V R A V R a 答案 a a 12 有一50Hz 110V的电气设备 其工作电流1A I 2A 用功率表测量它的功率为100W 若功率表的规格为 刻度150格 则 功率表按 联接时的读值为100格 a 接150V和2A端钮b 接300V和2A端钮c 接300V和1A端钮 答案 13 用两表法则三相功率仅适用于 a 对称三相负载的电路b 三相四线制电路c 三相三线制电路 a 答案 14 一负载的 电流2 5A I 5A 用规格为 刻度150格的功率表测量其功率 时 若功率表接法正确 其读数为10格 则可知该负载的功率值为 a 100Wb 20Wc 5W 答案 解答 c b 15 某人用万用表的电阻档测量电阻 其操作顺序是 1 测试笔短接调零 2 选择量程档 3 测量电阻值 此种操作顺序是 a 正确的b 不正确的 答案 16 用万用表的电阻档试阻值较大的电阻时 如果两只手分别握住两个测试表笔的笔尖 得到的结果是 a 正确的b 不正确的 答案 17 b b 如下图所示 用万用表 用MF表示 电阻档 测电阻R1的方法是 MF R0 R1 U 答案 a a 错误的b 正确的c 当U 1 5V时是正确的 18 下图示出测量功率时功率表的三种接法 其中 图是正确的 W U U I a图 W U U I b图 19 兆欧表 摇表 的功用是 a 测量绝缘电阻值b 检查短路c 测量兆欧级高电阻值 答案 a 20 用兆欧表测量电机绕组等电器设备的绝缘电阻时 必须将被测电器设备 C图 答案 a W U U I U a 脱离电源b 接通电源c 接地 答案 a 21 50mA的工频电流通过心脏就有致命危险 人体电阻在皮肤损伤的情况下约为 至 所以机床 金属工作台上 等处用照明灯电压规定为 a 40Vb 50Vc 36V 答案 c 22 电流对人体外部的创伤称为 a 电击b 电伤c 烧伤 b 答案 23 在三相三线制低压供电系统中 为了防止触电事故 对电气设备应采取 措施 a 保护接地b 保护接中 接零 c 保护接地或保护接中 答案 a 24 保护接中应用在 低压供电系统中 a 三相四线制b 三相三线制c 三相四线制或三相四线制 答案 a 25 在下图所示的系统中 两接地电阻R1和R2相等 导线和地的电阻可忽略不计 当电动机M的W相碰壳时 中性线对地电压为 a 0Vb 110Vc 不定值 R1 R2 U V W N M 3 380V 220V 答案 a 第八章铁芯线圈与变压器电 第八章铁芯线圈与变压器习题课 学习要点 磁路问题是局限在一定路径内的磁场问题 应深入理解磁场的基本物理量与磁路的基本定律的内在关系 并能在解决铁心线圈 直 交流电磁铁和变压器等电磁器件的问题中正确运用 1 磁路的欧姆定律 2 磁路的磁通定律 3 磁路的磁压降定律 4 直流电磁铁电磁吸力 5 交流电磁铁一周期平均电磁吸力 6 电压平衡方程式 7 磁动势平衡方程式 8 变压器的电压变比 9 变压器的电流变比 10 变压器的阻抗变换 11 变压器的铁损耗 不变损耗 12 变压器的铜损耗 可变损耗 14 变压器的效率 15 变压器的输入电功率 13 变压器的总损耗 1 P 176 题8 1 1 在电压相等情况下 交流铁心线圈误接到直流电源上会怎样 2 直流铁心线圈误接到交流电源上又会怎样 1 线圈烧毁 2 励磁电流小 不小 铁心热 课堂练习 讨论题 答 一个铁心线圈 当铁心的磁路平均长度不变 截面积变大 下述情况励磁电流怎样变化 2 P 176 题8 2 1 直流励磁 2 交流励磁 励磁电压不变 1 不变 2 一定时 定 答 3 P 176 题8 3 交流铁心线圈在下面情况下 其磁感应强度和线圈中电流怎样变化 1 电源电压大小和频率不变 线圈匝数增加 答 2 电源电压大小不变 频率减小 答 一定 3 电源电压大小不变 铁心截面减小 答 一定 一定 4 电源电压大小不变 铁心中气隙增加 答 一定 5 电源电压增大 其他不变 答 大 4 P 176 题8 5 变压器能否用来传递直流功率 为什么 如把变压器一次侧接到与交流额定电压相等的直流电源上 将会怎样 答 1 不能 因直流电流产生的恒定磁通不能在变压器的二次绕组产生感应电势和电流 2 因没有感应电势平衡外加电压 使励磁电流过大 烧毁一次绕组 5 P 176 题8 6 已知交流电磁铁 当U和f一定 则 答 1 由式 一定 又由 当衔铁未吸合时 Rm大 导致励磁电流增大 以致烧毁电磁铁的励磁线圈 1 交流电磁铁接通电源后 如果衔铁长时间不能吸合 会怎样 2 如果是直流电磁铁 又将如何 6 P 176 题8 7 有一台变压器为220V 110V的一次和二次电压 匝数为N1 2000匝 N2 1000匝 有人为了节省铜钱 将匝数减少为400匝和200匝 可行否 答 不行 由式 可知 当U和f一定时 N与 成反比 减少匝数N将使 增大 铁损耗 与B2成正比 增大 铁心发热 2 当衔铁未吸合时 Rm大 小 吸力小 7 P 176 题8 8 有台电压为110V 36V的变压器 有人想得到二次电压72V 把它接到同频率220V电源上 结果如何 为什么 答 结果是绕组和铁心发热 烧毁变压器 由 可知当f N不变时U增大 增大 铁损耗增大 同时励磁电流也增大 铜损耗增大 8 P 176 题8 9 一台单相变压器的额定容量 额定电压为 满载时二次电压为 则其额定电流 和 各是多少 答 1 二次侧额定电压是空载时电压230V 2 3 9 P 176 题8 10 已知信号源的内电阻 用输出变压器带一个电阻为 的扬声器 为使扬声器获得最大的功率 输出变压器的匝数比应该是多少 答 10 P 176 题8 11 输出变压器一次侧匝数为N1 二次绕组有匝数为N2和N3两个抽头 将 的负载接N2抽头 或将 的负载接N3抽头 它们换算到一次侧的阻抗相等 达到阻抗匹配 那么 应是多少 答 11 P 176 题8 12 有一线圈匝数 匝 绕在由铸钢制成的闭合铁心上 铁心 截面积 平均长度 在铁心中产生磁通 线圈中应通入多大的直流 如铁心有一段空气隙 长度为 保持铁心中磁感应强度不变的话 应通入多大的直流 答 由 可求 12 P 176 题8 13 有一铸钢制成的均匀环形铁心线圈如图所示 其截面积S 2cm2 平均长度l 40cm 线圈匝数N 800匝 要求磁通 2 10 4Wb 铸钢的B H曲线数据见下表 求线圈中电流I I l 解 环内磁感应强度 查铸钢的B H曲线数据表 当B 1T时 查得H 920A m 由HL IN得 线圈中需通入电流0 46A 13 P 176 题8 14 一铁心线圈加上频率50Hz的正弦交流电压上 铁心中交变磁通最大值 为使线圈得到有效值为100V的电动势 线圈的匝数应是多少 答 由 得N 200匝 14 P 176 题8 15 为了求出铁心线圈的铁损 先将它接在直流电源上 测得线圈的电阻为17 5欧姆 然后接在交流电源上 测得电压U 120V 功率P 70W 电流I 2A 求铁损和线圈的功率因数 解 15 P 176 题8 16 有一变压器 额定电压10000V 230V 额定电流5A 215A 空载时 高压绕组自10000V电源上取用功率340W 电流0 43A 试求 1 变压器的电压比 2 空载电流占额定电流的百分比 3 空载时一次绕组的功率因数 解 1 例题 2 3 16 P 177 题8 17 额定电压6000V 230V的单相变压器 额定容量 试求 1 变压器的电压比 2 一次侧和二次侧的额定电流 3 当变压器在满载情况下向功率因数为0 85的负载供电时 测得二次绕组端电压为220V 求输出的有功功率 视在功率和无功功率 解 或 解 个 个 17 P 177 题8 18 一台容量 的照明变压器 它的电压为6600V 220V 1 问它能够正常供应220V 40W的钨丝灯多少盏 2 能供应电压220V 功率40W的日光灯多少盏 第九章三相异步电动机 一 学习要点 第九章三相异步电动机习题课 1 三相异步电动机旋转磁场的产生与转动原理2 三相异步电动机的等效电路及参数3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性4 三相异步电动机的启动 调速 和制动 二 重要公式 1 同步转速 2 额定转差率 3 输入电工率 为额定负载时定子每相功率因数 4 额定效率 式中 为机械损耗 为附加损耗 5 额定转矩 7 转子频率 8 过载 能力 系数 6 转子电动势 9 起动系数 10 起动电流 为定子额定电流 11 换接起动 定子每相绕组电压降低 12 自耦变压器降压起动 起动电流 起动转矩 是自耦变压器的变比 三 例题 例1 一台三相异步电动机的 临界转差率 解 由 求 过载系数 求此电动机在输出最大转矩瞬间的输出功率是多少 例2 一台异步电动机的额定数据如下 铜耗和铁耗共 机械损耗 试计算它在额定状态下的 和 解 3 课堂练习 一台 绕线式异步电动机的主要技术数据为 求这台电动机在额定状态时运行的效率 转子感应电势及转子电流频率 由于在额定负载 下将调速电阻串入转子绕组 而使转速降为 试计算此时转子的感应电势 解 4课堂练习 某三相异步电动机的额定数据如下 1 接法Y形 试问其额定效率和额定转矩各是多少 3 如果在额定电压下改变成接法 电动机的输出功率多少 解 1 2 如果电源电压下降为350 电动机在额定转速时的转矩是多少 不变即 不变 则 由 为 是多少 2 当 不变 时 课堂练习 有一台三相异步电动机 它的起动电流是 起动转矩是 为了使电动机的起动转矩大于 起动时线路电流小于 拟采用降压起动 今有一台抽头电压分别为原边电压的55 64 和73 的自耦降压起动器 试通过计算说明这台起动器能否满足要求 3 电动机将被烧毁 解 起动电流和起动转矩都与定子每相绕组所加电压的平方成正比 满足要求 可选64 抽头电压 满足要求 第十一章可编程序控制器 PLC 了解PLC的结构 原理 I O配置 内部软继电器 熟悉指令系统 掌握梯形图和助记符编程语言 能用PLC解决实践和应用课题 梯形图的规则 1 梯形图的左边为起始母线 右边为结束母线 梯形图按从左到右 从上到下的顺序书写 2 梯形图中的接点 对应触头 有两种 常开 和常闭 或 第十一章可编程序控制器 PLC 学习要点 3 输出用 或 OUT 表示 如 P020 OUTM000 一个输出变量只能输出一次 输出前面必须有接点 4 梯形图中 接点可串可并 但输出只能并不能串 5 程序结束时用结束符 END PLC的三种工作方式 rogram remote run 编程时 把开关拨到PROG 处 运行时 把开关拨到RUN处 与PC机通讯时 开关拨至REMOTE处 若开关在RUN处就试图修改程序 则蜂鸣器响 这时 按ACLR键或CLR键 然后把开关拨到正确位置 I O分配输入点 SB1 P00 停车 SBF P01 正转 SBR P02 反转 输出点 KMF P20 正转 KMR P21 反转 例1试用PLC实现三相异步电动机的正反转控制 解 继电器控制图 I O分配输入点 SB1 P00 停车 SBF P01 正转 SBR P02 反转 输出点 KMF P20 正转 KMR P21 反转 MASTER K30I O点数及编号输入16点 P00 P07P10 P17输出16点 P20 P27P30 P37 I O分配 SB1 P00 停车 SBF P01 正转 SBR P02 反转 KMF P20 正转 KMR P21 反转 I O分配决定PLC的端子接线图 PLC的端子接线方式又决定编程语言 由梯形图写出助记符编程语言 00LOADP0101ORP2002ANDNOTP0003ANDNOTP2104OUTP20 04LOADP0205ORP2106ANDNOTP0007ANDNOTP2008OUTP21 缺点 例2试用PLC实现三相异步电动机的正反转控制 要求使用主控指令 解 I O分配和PLC的端子接线图同上题 梯形图如下 P00 MCS0 P01 P021 P20 P020 P02 P020 P21 P021 MCSCLR0 END SB1应怎样改 答 应改为常开按钮 例3试写出下面梯形图的助记符程序清单 梯形图如下 P00 MCS0 P01 P21 P20 P20 P02 P20 P21 P21 MCSCLR0 END 解 步序指令操作数00LOADNOTP0001MCS002LOADP0103ORP2004ANDNOTP2105OUTP2006LOADP0207ORP2108ANDNOTP2009OUTP2110MCSCLR011END 例4有三台电动机M1 M2 M3 按下起动按钮后M1起动 延时3s后M2自行起动 再延时4s后M3自行起动 按下停车按钮3台电动机同时停车 试设计控制梯形图 解继电器控制图见教材 275 I O分配输入点 SB1 P00 停车 SB2 P01 起动 输出点 KM1 P20 M1 KM2 P21 M2 KM3 P22 M3 梯形图如下 P00 MCS0 P01 P21 P20 P20 T000 P22 P21 P21 MCSCLR0 END TONT00000030 TONT00100040 T001 P22 P22 5 课堂练习试写出下面梯形图的助记符程序清单 梯形图如下 P00 MCS0 P01 P21 P20 P20 T000 P22 P21 P21 MCSCLR0 END TONT00000030 TONT00100040 T001 P22 P22 步序指令操作数00LOADNOTP0001MCS002LOADP0103ORP2004OUTP2005ANDNOTP2106TONT00007 DATA 0003008LOADT00009ORP2110OUTP2111ANDNOTP2212TONT00113 DATA 0004014LOADT00115ORP2216OUTP2217MCSCLR018END 例6试用PLC实现多台三相异步电动机的定时顺序控制 要求M1起动后延时3s时M2自行起动 M2起动M1立即停车 M2起动4s后M3自行起动并且M2立即停车 解用PLC接线图表示I O分配关系 思考停车按钮SB1使用主控指令时 用长开还是长闭 PLC 步序指令操作数00LOADNOTP0001MCS002LOADP0103ORP2004ANDNOTP2105OUTP2006TONT00007 DATA 0003008LOADT00009ORP2110ANDNOTP2211OUTP2112TONT00113 DATA 0004014LOADT00115ORP2216OUTP2217MCSCLR018END 梯形图如下 P00 MCS0 P01 P21 P20 P20 T000 P22 P21 P21 MCSCLR0 END TONT00000030 TONT00100040 T001 P22 P22 助记符程序清单 P00 MCS0 P01 P22 P20 P20 T000 P22 P21 P21 MCSCLR0 END TONT00000030 TONT09700500 T097 P22 P22 7 课堂练习已知三台电动机 M1 M2 M3 的定时顺序控制梯形图和接线图 回答下列问题 1 按下SB2后 M1 M2 M3将怎样工作 答 M1直接启动 M2延时3s时自行起动 M3再延时2s时自行起动 2 按下SB1后 M1 M2 M3将怎样工作 答 M1 M2 M3立即停车 P02 3 若对M3加入过载保护 将怎样修改梯形图和接线图 4 写出助记符程序清单 见图 学生自行完成 P02 FR FR 另法 8 课堂练习试说出下面梯形图的工作过程 并写出助记符程序清单 T000 P21 TONT00000030 TONT00100040 P00 P21 T001 P21 解 P00接通闭合7秒时 输出继电器P21得电 程序清单学生完成 见 题型汇编 P 121 9 课堂练习试说出下面梯形图的工作过程 并写出助记符程序清单 T095 P21 TONT09500030 P00 P25 M007 M007 解 P00接通闭合30秒时 输出继电器P25得电 程序清单学生完成 见 题型汇编 P 121 M007 P01 UCTUC000 R00010 C000 T095 P21 TONT09500030 P00 P25 M007 M007 M007 P01 UCTUC000 R00010 C000 步序指令操作数00LOADP0001ANDNOTM00703TONT095040003005LOADT09506ANDNOTP2107OUTM00708LOADM00709LOADP0110CTUC000110001012LOADC00013OUTP25 10 课堂练习试写出下面梯形图的助记符程序清单 梯形图如下 解 电子设计自动化 EDA 上机指导 电子工作台 ElectronicsWorkbench 简称EWB 是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于九十年代推出的专门用于电子线路仿真的软件 它可以方便地开展验证性实验和设计性实验 方便地进行原理图设计 实验过程的模拟和仿真等 它能够 在线 地修改电路设计 实时仿真 并将仿真结果显示在虚拟仪器上 与实际仪器的显示一致 它具有方便的电路图输入功能 真实的仿真结果 动态的波形显示等特点 并与目前电子线路分析软件 如SPICE PSPICE等完全兼容 是理想的电子线路设计与实验软件 在该软件环境下完成的电路文件 可以直接输出到常见的印制线路板排版软件 如PROTEL ORCAD和TANGO等软件 自动排出线路板 该软件提供了万用表 低频信号发生器 示波器 波特图 直流电压表和直流电流表6种模拟虚拟仪表 同时提供了字信号发生器 逻辑分析仪和逻辑转换仪3种数字虚拟仪器 完全满足电子技术实验及电子线路设计的需要 电子工作台 EWB 的特点及使用环境电子工作台 EWB 的特点1 具有瞬态 稳态 时域 频域分析功能 同时还提供了DFT 零极点分布等十四种电路分析方法 2 仿真手段切合实际 选用元器件和仪器与实际情况非常相近 3 与目前常用的电子线路分析软件兼容 原理图可直接输出给常用的印刷线路板软件 4 不仅提供了数千种电路元器件 而且还提供了各元件的理想值 5 提供了性能优良的6种模拟虚拟仪器和3种数字虚拟仪器 电子工作台 EWB 使用环境1 Windows9X或WindowsNT 2 8MB内存 3 20MB硬盘 电子工作台 EWB 主窗口电子工作台 EWB 主窗口见图1 主窗口最大的区域是电路的工作区 在这里可进行电路元件的连接和调试 在电路工作区的下方是电路描述区 可用来对电路进行注释和说明 工作区的上面是菜单栏 工具栏和元器件库栏 从菜单栏可以选择编辑电路 实验和调试的各种命令 工具栏包含了常用的操作命令按钮 元器件库包含了电路实验所需的各种元器件和测量仪器 1 信号源库 2 基本元件库 3 二极管库 4 晶体管库 5 模拟集成电路库 6 混合集成电路库 7 数字集成电路库 8 逻辑门电路库 9 数字器件库 10 指示器件库 11 控制器件库 12 其它元件库 13 仪器库 仿真步骤 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 第二步 打开仿真开关 测量电压 电流数值 也可以利用示波器观察波形 从示波器的标尺上读出电压 电流值 第三步 与理论值比较 解释仿真的正确性 举例 例1 电路分析方法例2 正弦稳态分析例3 时域分析例4 单管放大电路例5 集成运放例6 组合电路例7 时序电路例8 计数器仿真 电路分析方法要求 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 第二步 测量各个支路的电压 电流数值 第三步 将所有结果存入软盘 第四步 与理论值比较 解释仿真的正确性 例1 电工技术书上P47的例2 6题 求各支路电流和电压 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 如图所示 第二步 打开仿真开关 观察电压表 电流表的读数 如图所示 第三步 与理论值比较 由图可计算电压 电流的理论值分为U1 18V I1 6AU2 3V I2 1AU3 21V I3 7AU4 21V I4 3AU5 18VI5 10AU6 3VI6 5A仿真结果等于或接近理论值 可见仿真结果是正确的 正弦稳态电路分析要求 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 第二步 测量电压 电流数值 观察示波器的波形 从示波器的波形上测出两个电压的相位差 第三步 将所有结果存入软盘 第四步 与理论值比较 解释仿真的正确性 例2 电工技术书上P63的例3 6题 为方便起见 将题中的阻抗值由原来的改为k 已知 L 22 1H C 0 225uF R 14 14k V 解 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 如图所示 第二步 打开仿真开关 观察电压表 电流表的读数 如图所示 这里应注意电压表 电流表的属性应置为交流 AC 由图可知 Us 100V UL 100 7V Uc UR 142 3V IL 14 32mA Ic 10 19mA IR 10 07mA 第三步 观察电源电压和电容电压的波形 利用示波器观察和的波形 如图所示 利用示波器上的标尺求相位差 将标尺1拖到us过零点 标尺2拖到uc过零点 如图所示 由图4可知 二者的时间差t T2 T1 2 510 3s 则相位差 3600t T 3600 2 510 3 0 02 450 其中T为电源频率 第四步 与理论值比较 由图可计算电压 电流的理论值分为Us 100V UL 100V Uc UR 141 4V IL 14 14mA Ic 10mA IR 10mA 450 仿真结果等于或接近理论值 可见仿真结果是正确的 时域电路分析要求 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 第二步 从的波形中求出uc 0 uc 计算时间常数 观察示波器上的暂态波形 第三步 写表达式 第四步 将所有结果存入软盘 第五步 与理论值比较 解释仿真的正确性 例3 电工技术书上P119的5 9题 为观察波形明显起见 将题中的电容值由原来的2uF改为20uF 第一步 在EWB工作台上画出电路的原理图 如图所示 第二步 打开仿真开关 观察示波器上uc的波形 待输出稳定后 uc是一条直线 开关S换路 在示波器上形观察uc的暂态波形 如图所示 第三步 测量uc 0 uc 计算时间常数 利用示波器上的标尺可读出uc 0 uc 的值 由图上示波器的显示值可知 uc 0 VA1 8 5 101V uc VA2 1 0 101V 将标尺1拖到换路点 标尺2放在暂态曲线的任意点 如图所示 二者之差即为时间t 此时的t uc t 的值由图可知 t 0 1768s uc t 23 459V 将t uc t 的值代入式 1 1 求出时间常数 0 102s 将uc 0 VA1 8 5 101V uc VA2 1 0 101V 0 102s代入式 1 得的表达式 2 第四步 与理论值比较 由图1可计算uc 0 uc 时间常数的理论值分别为80V 10V和0 1s 仿真结果等于或接近理论值 可见仿真是正确的 单管基本共射放大电路要求 1 在EWB上画出原理图 2 观察输出电压 输入电压的仿真波形 说明相位关系 3 用虚拟仪器测量输入电压Ui 输出电压U0 负载开路时输出电压U0 由 计算电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 4 与理论值比较 理论值上机前准备好 三极管的 100 例4 EDA指导书P65例1 解 电路仿真如图所示 由图可知 负载开路后测得的电压如图所示 由图可知 该电路的理论值为 输出电压 输入电压的仿真波形如图所示 由图可知 二者互为反相 集成运放分析要求 1 在EWB上画出原理图 2 用虚拟仪器测量U01 U02 U03 与理论值比较 理论值上机前准备好 例5 集成运放电路 EDA指导书P67例5 注 输入信号发生了变化 解 电路仿真如图所示 由图1可知 U01 20mV U02 12mV U0 16mV该电路的理论值为 U01 24 6 20 24 4 10 20mVU02 1 4 4 6 6 6 12 12mVU03 6 12 12 20 16mV仿真结果与理论值一致 组合电路分析要求 1 在EWB上画出原理图 2 利用指示灯这个虚拟元件的状态 列真值表 验证该电路是一个译码器 例6 教材P281题11 2解 电路仿真如图1所示 图1为CBA 100时选中Y4 此时Y4指示灯亮 利用指示灯的显示 列真值表 由表可知 该电路是一个译码器 时序电路分析要求 1 在EWB上画出原理图 2 依据仿真结果列状态表 写逻辑功能 几进制 加法 减法计数器 例7 教材P307例14 6 解 电路仿真如图所示 图为第5个脉冲到来时指示灯显示的情况 利用指示灯的显示 列状态表 由表1可知 该电路是一个同步十进制加法计数器