邓允主编《电工电子技术及应用(第二版)》第二章习题详解.pdf

电工电子技术及应用 第二版 电工电子技术及应用 第二版 邓 邓 允主编 化学工业出版社允主编 化学工业出版社 2011 年 年 思考题与习题详解 第二章 正弦交流电路 思考题与习题详解 第二章 正弦交流电路 2 1 什么是交流电的周期 频率和角频率 它们之间有什么关系 解 交流电的周期T是指交流电变化一次所花的时间 频率f是指交流电 单位时间 1 秒 里变化的次数 而角频率 是交流电单位时间里变化的角度数 用弧度表示 f T 1 或 T f 1 T f 2 2 2 2 什么是交流电的最大值 瞬时值和有效值 它们之间有什么关系 解 交流电的瞬时值是指交流电在变化过程中任一时刻的大小 最大值是 指交流电变化时出现的最大的瞬时值 正弦交流电的有效值是指与直流电通过同 一电阻在相同时间里产生等量热量的一个等效计量值 正弦交流电压 电流的最 大值与有效值分别用 m U m I 和U I表示 它们之间的关系是 UUm2 或 2 m U U IIm2 或 2 m I I 2 3 为什么三相不对称负载作星形连接 必须要有中性线 解 2 4 下列结论中 哪个是正确的 哪个是错误的 为什么 1 负载星形连接时 必须要中性线 2 负载星形连接时 不论负载对称与否 线电流一定等于相电流 3 负载三角形连接时 线电流一定等于相电流的 3 倍 4 三相对称负载 不论是三角形连接还是星形连接 三相有功功率均可按 PLLI UP cos3 计算 解 1 结论错误 因为若三相负载对称时 可以取消中线 2 结论正确 因为这种连接形式决定了线电流等于相电流 3 结论错误 该结论只适用于三相对称负载作三角形连接 4 结论正确 因为负载对称 在三角形连接时 PLPL IIUU3 而 在星形连接时 PLPL IIUU 3 将它们各自代入三相有功功率计算式 PPPP IUPP cos33 进行计算 都会有相同的结果 PLLI UP cos3 2 5 在纯电感电路中 请指出下列哪些式子是正确的 哪些是错误的 1 L u i 2 L X u i 3 L U I 4 L U I 5 mm LIU 解 只有 4 5 正确 因为在纯电感电路中 满足欧姆定律的是有效 值 最大值与相量形式 且阻抗是感抗与复阻抗形式 1 2 是瞬时值不满 足欧姆定律 3 的分母部分不是感抗 2 6 已知交流电压为u 220sin 100 t 3 2 V 试求 m U U f T 和 各为多少 解 最大值 220 VUm 有效值 59 155 414 1 220 2 V U U m 角频率 1002 f 故频率 Hzf50 周期 02 0 50 11 s f T 初相位 3 2 2 7 已知 1 u 2202sin 314t 3 V 2 u 1102sin 314t 6 V 画相 量图 求 21 uuu 解 作 1 u 2 u的相量图 97 245605001210048400110220 222 2 2 1 VUUU 57 265 0 220 110 arctgarctg 43 3357 2660 故 43 33314sin 297 245 21 Vtuuu 2 8 一个 220 V 1000 W 的电炉接在电压 314sin 311tu V 的正弦交流电源 上 问 1 电炉的电阻是多少 2 通过电炉的电流是多少 写出电流i瞬时值表达式 3 设电炉每天使用 2h 小时 问每月能消耗多少度电 解 1 电炉的电阻是 4 48 1000 48400 1000 2202 2 P U R 2 通过电炉的电流最大值 426 6 4 48 311 A R U I m m 有效值 544 4 414 1 426 6 2 A I I m 故电流i瞬时值表达式为 314sin 426 6Ati 3 设电炉每天使用 2h 小时 每月所消耗的电能是 hKwW 60302101000 3 2 9 把 C 10 F 的电容接在电压 45314sin 311 0 tuV 的电源上 试求 1 电容的容抗 2 电容电流的有效值 3 写出电流瞬时值表达式 4 无功功率 解 1 电容的容抗 47 318 1010314 11 6 C Xc 2 电容电流的有效值 69 0 47 318 220 47 318 2 311 A X U I C 3 电流瞬时值表达式为 135314sin 269 0 135314sin AttIi m 这是因为在纯电容电路中 电流超前电压 90 4 无功功率 62 15122069 0VarIUQ 2 10 把一个线圈与一个电阻R串联后接入 220V 的工频电源上 测得电阻R 两端的电压为 140V 线圈两端的电压为 130V 电流为 2 5A 试求线圈中的参数 R L 本题为教材第一版题 解 电路如图所示 根据题意作电路的相量图 56 5 2 140 I U R R 在由 RU U和 U构成的三角形中 应用余弦定理求 cos2 222 UUUUU RR 3269 0 36400 484001690019600 1301402 220130140 2 cos 222222 UU UUU R R 1 109 那么 9 70 因而 5 423269 0 1309 70cos130cosVUUR 17 5 2 5 42 I U R R 84 1229 70sin130sinVUUL 136 49 5 2 84 122 I U LX L L 156 0 314 136 49 H X L L 2 11 已知三相对称电动势中 30sin 2220 0 1 te V 试写出 2 e 3 e 的表达 式 解 在三相对称电动势中 它们频率相同 大小相等 相位互差 120 相 位关系为 1 e超前 2 e超前 3 e 超前 1 e 故 30sin 2220 0 1 te 90sin 2220 0 2 te 150sin 2220 0 3 te 2 12 有一台三相电动机 每相阻抗为 40 额定电压为 380V 电动机的功 率因数75 0cos 电源线电压为 380V 试求 1 三相电动机的连接方式 2 电动机正常工作时的线电流和有功功率P 解 1 因为电动机每相的额定电压为 380V 所以必须采用三角形连接方 式电动机才能可靠工作 2 对称负载三角形连接时 PL II3 而 5 9 40 380 A z U I P P P 电动机正常工作时的线电流 45 1635 93AII PL 有功功率 12 8 812075 045 163803cos3KWWIUP LL 2 13 如图 2 13 所示电路 三相负载为 220V 100W 的白炽灯 30 盏 星形连 接 每相安装 10 盏 电源线电压为 380V 试问 1 端线 1 L上的熔断器熔断 2 L 3 L 两相的白炽灯亮度有无影响 2 中性线也断开 影响又如何 3 中性线断开 2 L相开 10 盏 3 L 相开 5 盏 有什么后果 解 1 端线 1 L上的熔断器熔断 由于中线的存在 2 L 3 L 两相上的电 图题 2 13 压没有变化 故 2 L 3 L 两相的白炽灯亮度没有影响 2 若中性线也断开 相当于 380V 的电压加在两相串联的负载上 每相 负载 10 盏白炽灯并联 上的电压只有 190V 低于白炽灯的额定电压 所以此 时 2 L 3 L 两组电灯变暗 3 中性线断开 2 L相开 10 盏 3 L 相开 5 盏 两组负载不再均衡 2 L相 的电阻不变 3 L 相的电阻将增大一倍 2 L相分到 380V 电压的 3 1 3 L 相分到 380V 电压的 3 2 所以 3 L 相的电灯会很亮 2 L相的电灯会很暗 2 14 选择题 每题只有一个正确答案 1已知V 3 314t sin2220u A 6 314t sin220i 则 A 电流超前电压 30 B 电压超前电流 30 C 电压滞后电流 30 D 电压与电流同相 2 电路如图题 2 14 所示 已知sin314t2220u V 作用于电路 电压表 V1的读 数是 110V 那么电压表 V2的读数大约为 u RC v1v2 图题 2 14 A 110V B 220V C 190V D 0V 3 功率因数的提高有利于 A 有功功率的提高 B 无功功率的提高 C 视在功率的提高 D 瞬时功率的提高 4 某电路元件在直流电路中可视为一短路导线 在交流电路中具有电抗作用 这一电路元件是 A 电阻 B 电感 C 电容 D 电源 5三相对称电压正确的描述是 A 三相电压的有效值相等 频率相同 相位相同 B 三相电压的有效值相等 频率不相同 相位相同 C 三相电压的有效值相等 频率相同 相位互差 120 D 三相电压的有效值相等 频率相同 相位互差 90 6 对于三相四线制 Y Y 系统 正确的说法是 A 无论三相负载对称与否 中线可以取消 B 无论三相负载对称与否 中线都得设置 C 三相负载对称时 中线可以取消 D 三相负载不对称时 中线可以取消 7 产生串联