电工技术基础A第3次作业

发布 2023-05-20 02:22:28 阅读 8831

12.试用支路电流法求如图2-76所示电路中的电压。

解题指南:支路电流法解题思路,先假设未知电流支路的电流为未知量,然后根据基尔霍夫定律列出独立的电压、电流方程,联立求解求出各支路的电流,最后根据支路电流求解其它的未知量。

解:列独立的kcl方程,有(1)

列独立的kvl方程,有(2)

联立(1)(2)(3)求解,得。

13.已知图5-63所示电路中电容,试分析题5.2中当时电路的、和,并画出电压的波形图。

解:‘三要素法’

1)求初始值。

由题5.2的解可知初始值。

2)求稳态值。

换路后的稳态电路如下图所示。

由图可得。3)求时间常数。

由换路后的电路,有。

其中:为换路后的电路中去掉电容c后的二端网络的等效电阻。

所以。电压的波形图::

14.三相异步电机在什么情况下转差率s为下列数值:、和。

答案: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。

15.为什么说三相异步电动机的主磁通基本保持不变?是否在任何情况下都保持不变?

答案:在正常负载范围内,异步电动机定子绕组的漏阻抗压降较小,绕组感应的电势约等于电源电压;而异步电动机的主磁通与绕组电势成正比,因而也就与电源电压成正比。所以说三相异步电动机的主磁通基本不变。

若电动机起动或所带负载超过额定值较大时,由于电动机绕组流过的电流较大,绕组的漏阻抗压降较大,绕组电势就比电源电压小很多,此时的主磁通就不能保持不变。此外,当电动机的电源不为恒定值时,其主磁通也当然不能保持不变。因而并非在任何情况下主磁通都保持不变。

16.为什么三相异步电动机不能在最大电磁转矩处运行?

答案: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。

17.某三相异步电动机的pn= 40kw,un= 380v,f=50h z,n = 2930r/min,η 0.9,cos φ 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?

分析:首先应清楚上述数据的含义,这要求明白异步电动机内电磁能量向机械能的全部转换过程。功率10kw指电动机轴上的额定输出机械功率,它与额定输出转矩对应,它的值就是电动机的额定输入功率中,去除各种损耗后的净输出,而这些损耗可以用效率表示,即。

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。

18.下列各式表示rl或rc串联电路中的电压和电流,试判断哪些式子是错的?哪些是对的?

解题指南:本题主要根据串联电路的特点以及相量、瞬时值及其关系来判断。

解:错误瞬时值与复数阻抗的模之间没有任何直接关系。

错误电压有效值和电流有效值之间的关系是用复数阻抗的模来表示。

错误rc串联等效复数阻抗为。

正确电压有效值和电流有效值之间的关系是用复数阻抗的模来表示。

正确瞬时值表达式也必须满足基尔霍夫电压定律。

错误rc串联电路中,电压之间应为三角形关系,有效值不能直接相加。

正确rl串联电路中电压相量之间满足相量形式的基尔霍夫电压定律。

正确根据rc串联电路中的电压三角形关系和阻抗三角形判断。

正确rc串联电路,根据复数阻抗的串联分压可以判断。

本题小结:掌握串联电路的特点,弄清各物理量之间的关系。

9.在如图3-82所示电路中,已知:电压有效值,感抗,电阻,容抗,且与同相,试求电路的电流i、有功功率p、无功功率q、视在功率s及功率因数。

解:设电阻与电容并联电压为参考相量,画出相量图如下。

由相量图和三角函数关系、平行四边形法则,易知。

电流。有功功率。

无功功率(谐振时无功功率为0)

视在功率。功率因数(谐振时功率因数为1)

20.试计算如图1-94所示电路中的开路电压u。

解题指南:求电路中的开路电压u时,开路部分没有电流。利用基尔霍夫定律求出相关的电压、电流,然后利用虚拟回路的kvl方程即可求出开路电压。

解:a)作如图假设,因待求两端开路,由基尔霍夫定律,易知。

由虚路回路的kvl方程。

7v1#虚拟回路)

或。2#虚拟回路)

b)作如图假设,因为右端开路,故。

由虚路回路的kvl方程,有。

注意:左边10v表示为10v的电压源。

10.如图5-62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。

解题指南:求电路参数在换路时的初始值,按照换路定则,有,,即换路时,流过电感的电流不会跃变,电容两端的电压不会跃变,据此可先根据旧稳态时电感电流、电容电压得到其初始值。然后画出时刻的等效电路:

电感用值为的恒流源替换,电容用值为的恒压源替换。根据时刻的等效电路即可求出电路中其它参数的初始值。

解:根据开关闭合前的稳态电路(电感短路),有。

根据换路定则,有。

时刻的等效电路如图所示。

由等效电路可得。

叠加原理)kvl)

11.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)

12.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。

解题指南:同5.1题。

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。

13.如图5-69所示电路中,换路前电路已处于稳态,时开关s闭合,试求时电路中的、和。

解题指南:同5.8题。

解:‘三要素法’

1)求初始值。

根据换路前的稳态电路(电感短路),有。

时刻的等效电路如图所示。

根据等效电路,有。

2)求稳态值。

换路后的稳态电路如下图所示。

由图可得。3)求时间常数。

由换路后的电路,有。

所以。14.在稳定运**况下,当负载增加时,异步电动机的转矩为什么能相应增加?当负载转矩大于电动机的最大电磁转矩时,电动机将发生什么情况?

(1)当负载转矩增加时,电动机的电磁转矩尚未变化,使,引起电动机的转速下降,电动机的转差率增加,由电磁转矩公式,又因为此时s很小,有,可以近似的认为电磁转。

矩t与转差率s成正比变化关系,所以电磁转矩也增加。当电磁转矩增加的与负载转矩相等时建立新的平衡,保持等速运行。(2)当负载转矩大于电动机的最大电磁转矩时,电动机将停转下来,电动机的转子将不能转动,此时,旋转磁场以同步转速切割转子,在转子绕组中产生很大的电动势和电流,引起与它平衡的定子电流的负载分量也跟着急剧增加,以至定子电流很大,时间长了有可能将变压器烧毁。

15.一台4极(p=2)的三相异步电动机,电源频率f1=50 hz,额定转速nn=1450 r/min,计算电动机在额定转速下的转差率sn和转子电流频率f2。

分析:异步电机转子电流频率由转差率和定子电流频率决定。

解:16.试用结点电压法,列出如图3-79所示电路中各结点电压方程。

解题指南:同3.15题。

解:设参考结点和未知结点如下图所示。

根据结点电压方程列写规律,分别列出a、b、c结点的电压方程。

结点a:结点b:

结点c:17.试写出下列相量所对应的瞬时值表达式,设。

解题指南:本题中为相量的代数式形式,将相量转换成极坐标形式,利用正弦量和相量之间的一一对应关系和已知角频率,直接就可写出对应的正弦量瞬时值表达式。

解:(1)对应的瞬时值表达式。

对应的瞬时值表达式。

对应的瞬时值表达式。

对应的瞬时值表达式。

对应的瞬时值表达式。

18.在如图3-75所示电路中,已知:,,阻抗为感性,并且与的相位差为,试求i、z和xc。

解题指南:同3.11题。

解:串并联结构,设u2为参考相量,则。

画出相量图如下。

i=10a19.1.3试求如图1-87所示电路中的电压u,并讨论其功率平衡。

解题指南:本题a)、b)、c)图均为电压源、电流源和电阻直接并联,利用电流源电流不变的特性和基尔霍夫电流定律,列出结点电流方程即可求出流过电阻的电流,从而求出电阻两端的电压;利用基尔霍夫电压定律可知,电阻两端的电压与电压源电压和电流源两端的电压均相等。然后,利用各元件的电压、电流计算功率,验证功率平衡。

解:假设流过电阻的电流如图所示。

a)根据基尔霍夫电流定律,列出结点电流方程,有。

电压源功率。

电流源功率。

电阻的功率。

验证功率平衡故功率平衡。

b)根据基尔霍夫电流定律,列出结点电流方程,有。

电压源功率。

电流源功率。

电阻的功率。

验证功率平衡故功率平衡。

c)根据基尔霍夫电流定律,列出结点电流方程,有。

电压源功率。

电流源功率。

电阻的功率验证。

20.有额定电压为220v,额定功率分别为60w和15w的两只白炽灯泡,将其串联后接入220v的电源,试求它们实际消耗的功率并进行亮度情况比较。

解题指南:同1.7题。

解:对于60w的灯泡,设其电阻为r1,则。

对于100w的灯泡,设其电阻为r2,则。

串联使用时,60w灯泡分压为。

60w灯泡功率为。

串联使用时,25w灯泡分压为。

15w灯泡功率为。

因,所以15w的灯泡更亮。

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试用电源的等效变换法求如图2-73所示电路中的电流i。

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