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《电工电子》教材部分答案模块一习题答案1.1解:(a)U=-Us-IR;(b)U=Us+IR;(c)U=Us-IR;(d)U=-Us+IR1.2解:(a)P=UI=20W>0消耗功率,为负载。(b)P=UI=-20W<0产生功率,为电源。(c)P=UI=-20W<0产生功率,为电源。(d)P=UI=20W>0消耗功率,为负载。1.3解:UAB=PAB/I=-250V,UBC=PBC/I=25V,UCD=PCD/I=200V,UDA=PDA/I=25vV电压的真实极性如下图所示1.4解:当B为参考点时,EB=0V,EC=140V,ED=90VIDA=IAB-ICA=6A,UDA=IDA.R=30V,UAB=UDB-UDA=60V所以EB=60VUCA=UCB-UAB=80v,UAC=-80V,UAD=-UDA=-30V,UCD=UCA+UAD=50V当C为参考点时,Ec=0V,EB=-80V,ED=-50V所以UAC=-80V,UAD=-30V,UCD=50V1.6(c)1.7解:R1=U12/P1=1210Ω,R2=U22/P2=484Ω若并联,则两灯泡均正常工作,P1<P2,220v,110w更亮。若串联,则I1=I2,因为R1>R2,所以P1>P2,220v,40w更亮。1.8解:(a)Rab=2Ω(b)Rab=100Ω(c)Rab=24Ω1.9解:Rab=18Ω1.10解:I1=I+I2对于回路1,可知-9+3I1+6=0,所以I1=I2=1A对于总回路,可知-9=3I1+RI2所以,R=6Ω1.11解:将点a作为参考点Uca=Ucd+Uda,Uca=Uca-Uda=4V,I=Ucd/R2=2AUs=Ubc+Uca=20V1.12解:(b)等效电路如图所示:1/R并=1/R4+1/(R2+R3),R并=2Ω,I=US/(R1+R并)=3A,Ubc=Us-Uab=9-R1I=6VU=Udc=R3I1=4V(c)等效电路如图所示:I1=Ui/(R1+R2)=2A,I2=Ui/(R3+R4)=2A,U=Uba+Uad=-R3I1+R4I2=2V1.13解:R串=R1+R2=U1/I1=40Ω,R并=R1*R2/(R1+R2)=U1/I2=7Ω所以R1=10Ω,R2=30Ω1.14解:IS3=US/R=2A,R2与R3并联电阻R并=R2*R3/(R2+R3)=3ΩIS2与IS3并联总电流I并=IS2-IS3=3A,I=(US1+Us并)/(R1+Rs并+RL)=7.5A1.15解:(a)US1=R1IS1=16V,US2=R2IS2=8V,I=(US1-Us2)/(R1+R2)=1A,U=IR2=4V(b)I4=2I3=2I,I2=I3+I4=3I,Ubd=Ubc+Ucd=20I,I5=Ubd/R5=10I,U=46V,I=1A(c)U=6.5V,I=3/8A1.16解:I+I1+IS=0,US=R1I1-R3I,I=-5A,I1=-1A1.17解:I3=I1+I2,US1=R1I1+R3I3,US2=R2I2+R3I3,I1=3A,I2=-1A,I3=2A。1.19解:I=Is+I3,US=R1.Is+R2.I,I3=1A所以:I=3A,IS=2A,I3=1A1.20解:I3=I1+I2+I4,50I1=100I2,100I2+25I3=200,50I4+25I3=20050I1+25I3=200,50I4+100I2=200所以:I1=I4=2A,I2=1A,I3=4A1.21解:Uab=45/7V1.22解:(a)(b)模块二习题答案2.1(1)102V,10V,314rad/s,50Hz,0.02s,30°;0.52(2)电压u超前电流i的相位为90(3)波形图如下图所示2.2(1)电压u的最大值311V,初相位+60°;电流i的最大值2A,初相位−90°;相位差(2)电压u=311sin314t+(3)向量图如下图2.3(1)电流瞬时值i=7.05sin(ωt−(2)读数,有效值5A(3)消耗功率50瓦(4)消耗功率不变,因频率不影响电阻阻值、电压和电流2.4(1)电流有效值为1.4A,无功功率308var,相量图如下(2)电流有效值为0.7A,无功功率154var,相量图如下即,若电压频率增大1倍,电流有效值减小1倍,无功功率减小1倍,相位差不变。2.5(1)电流有效值0.55∠120(2)电流有效值1.1∠120即,若电压频率增大1倍,电流有效值变大1倍,无功功率变大1倍,相位差不变。2.6US=11.2∠63°V或者2.8复阻抗Z=14.1∠45°Ω,电流I=0.7∠−15°A2.9(1)总电流I=21.6∠56.4°A;各支路电流I(2)功率因素0.55,感性2.10(1)复阻抗Z=141.5∠(2)电流I(3)电压U1=29.9∠19°2.11I1=4.3∠−90°2.12I2.13假设电压U=220∠2.14功率因数0.962.15并联电容3.3μF2.16(1)6.8KW(2)10KW2.17V1电压表度数220V;V2电流表度数380V;A1电流表度数7.73A;A2电流表度数7.73A;A3电流表度数10.9A2.18(1)输出电流I为60A大于额定电流45.5A,因此输出电流超过额定电流值(2)并联电容大小为444μF(3)输出容量为8.89KVA大于额定容量,因此发电机容量有剩余。模块三习题答案3.1触电的种类和方式有哪些?答案:单相触电,两相触电,跨步电压触电,接触电压触电,感应电压触电,剩余电荷触电3.2电源中性点接地的单相触电,电流流经的途径是什么?答案:当人体触电时,电流经人体、大地中性点接地装置形成闭合回路,流过人体的电流取决于相电压和回路电阻。3.3触电的常见原因有哪些?答案:1.缺乏电气安全知识,违反安全操作规程2.设备不合格,维护管理部善3.偶然因素3.4为什么采用升压变压器将电压升高后再进行远距离输电?答案:为了提高输电效率并减少输电线路上电能的损失。3.5安全操作规程有哪些?答案:1.电工基本安全知识2.配电设备安全检修规程3.生产岗位安全操作规程4.安全环保职责5.安全生产规程3.6什么是保护接地与保护接零?答案:1.保护接地是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。2.保护接零是指把电工设备的金属外壳和电网的零线可靠连接,以保护人身安全的一种用电安全措施。3.7为什么要使用比保护接地、保护接零更加完善的、附加性安全措施即漏电保护设备?答案:无论保护接零还是接地措施,其保护范围都是有限的。保护接地是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。保护接零是指把电工设备的金属外壳和电网的零线可靠连接,以保护人身安全的一种用电安全措施。漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置又称为剩余电流保护装。漏电保护装置是一种低压安全保护电器,其作用有:1、用于防止由漏电引起的单相电击事故;2、用于防止由漏电引起的火灾和设备烧毁事故;3、用于检测和切断各种一相接地故障;4、有的漏电保护装置还可用于过载、过压、欠压和缺相保护。设备中的电气碰壳故障并不频繁,经常发生的是漏电故障,如设备受潮、负荷过大、线路过长、绝缘老化等造成的漏电,这些漏电电流值较小,不能迅速切断保险,因此,故障不会自动消除而长时间存在。但这种漏电电流对人身安全已构成严重的威胁。所以,还需要加装灵敏度更高的漏电保护器进行补充保护。3.8简述漏电保护器的工作原理。答案:漏电保护器,简称漏电开关,又叫漏电断路器,主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护,具有过载和短路保护功能,可用来保护线路或电动机的过载和短路,亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换启动之用。3.9胸外心脏按压正确的按压姿势是什么?答案:首先,使触电人员昂面躺在平硬的地方,救护人员立或跪在伤员一侧肩旁,救护人员的两肩位于伤员胸骨的正上方,两臂伸直,肘关节固定不屈,两手掌根相叠,手指翘起,不接触伤员胸壁;其次,以髋关节为支点,利用上身的重力,垂直将正常成人胸骨压陷3-5cm(儿童和瘦弱者酌减);最后,压至要求程度后,立即全部放松,但放松时救护人员的掌根不得离开胸壁,按压必须有效,有效的标志是按压的过程中可以触及颈部动脉搏动。胸外按压要以匀速进行,每分钟80次左右,每次按压和放松时间相等。3.10口对口人工呼吸的操作步骤是什么?答案:在保护伤员气道通畅的同时,救护人员将触电者头部尽量后仰,鼻孔朝天,颈部伸直,一只手捏紧触电者的鼻孔,另一只手掰开触电者的嘴巴,救护人员深吸气后,紧贴着触电者的嘴巴大口吹气,使其胸部膨胀;之后救护人员换气,放松触电者的嘴鼻,使其自动呼气,如此反复,吹气2秒,放松3秒,大约5秒钟一个循环。二、填空题3.11线3.12高,近,大,103.13发电、输电、变电、配电、用电3.14380V,220V3.15接地电阻测量仪3.16心跳、呼吸停止,瞳孔放大,尸斑,尸僵,血管硬化3.17脱离电源,长3.18感应电压触电3.19低压配电线路,放射式,树干式3.2010KV或者6KV高压,380V/220V低压模块四习题答案一、简答题4.1理想变压器的条件是:(1)无漏磁通,耦合系数K=1,为全耦合。(2)不消耗能量(即无损失),也不贮存能量。(3)初、次级线圈的电感均为无穷大,即L1→∞,L2→∞,但为有限值。(4)因有K=1,L1→∞,L2→∞,故有M→∞。满足以上四个条件的耦合电感称为理想变压器。简而言之,理想变压器就是无磁损无铜损无铁损的变压器。4.2变压器不能变换直流电压。变压器能够改变电压的条件是,原边施以交流电势产生交变磁通,交变磁通将在副边产生感应电势,感应电势的大小与磁通的变化率成正比。当变压器以直流电通入时,因电流大小和方向均不变,铁芯中无交变磁通,即磁通恒定,磁通变化率为零,故感应电势也为零。所以不起变压作用。变压器如果接上直流电压,副边绕组电压为零。变压器绕组的直流阻抗很小,当接上直流电时,会产生很大的电流使绕组过热而烧毁。4.3不能减少匝数。如果两侧匝数等比减少,变压器的变比不会改变,保证输出功率不变的情况下两侧电流也不会增大,但是这样做会使变压器铁心的磁密(特斯拉)增加,变压器容易工作在饱和区,产生三次谐波电流,同时也会增加铁耗。所以在设计变压器是要充分兼顾铜(铝),铁的比例,做到最佳的经济性和实用性。变压器变比只是其中一个指标,其他指标包括效率、铜损、阻抗电压等都与绕组匝数有关。因此不能为了节省铜线随意减小匝数。4.4变压器是由套在一个闭合铁心上的两个绕组组成。铁芯和绕组是变压器最基本的组成部分。另外还有油箱、油枕、呼吸器、散热器、防爆器、绝缘套管等等。变压器各部件的作用如下:铁心:是变压器电磁感应的磁通路,它是用导磁性能很好的硅钢片叠装组成的闭合磁路。绕组:是变压器的电路部分,它是由绝缘铜线或铝线绕成的多层线圈套装在铁芯上。油箱:是变压器的外壳。内装铁芯、线圈和变压器油,同时起散热作用。油枕:当变压器油的体积随油温变化而膨胀或缩小是,油枕起着储油及补油的作用,以保证油箱内充满油,油枕还能减少油与空气的接住面,防止油被过速氧化和受潮。呼吸器:油枕内的油是通过呼吸器与空气相同的,呼吸器内装干燥剂,为了吸收空气中的水分和杂质,使油保持良好的电气性能。散热器:当变压器上层油温与下层油温产生温差时,通过散热器形成油的循环,使油经散热器冷却后流回油箱,起到降低变压器油温的作用。防爆管:当变压器内部有故障,油温升高,油剧烈分解产生大量的气体。使油箱内部压力剧增,这使得防爆管玻璃破碎,油及气体从管口喷出,以防止变压器油箱爆炸或变形。高、低压绝缘套管:是变压器高、低压绕组的引线引到油箱外部的绝缘装置。它起着固定引线和对地绝缘的作用。分接开关:是调整变压器电压比的装置。瓦斯继电器:是变压器的主要保护装置,当变压器内部发生故障时,瓦斯继电器上接点接信号回路,下接点接断路器跳闸回路,能发出信号并使断路器跳闸。4.5变压器铁芯不是采用一整块铁心,而是用薄硅钢片叠压而成的。这样做的目的是为了增大铁芯中的电阻,减小铁芯中的涡流,提高变压器的效率,采用一整块铁心,产生涡流,烧毁绕组,使变压器无法工作。二、分析计算题4.6答:(1)白炽灯:日光灯:(2)原边电流:4.7答:(1)白炽灯:原边电流:(2)日光灯:4.8答:4.9答:(1)(2)(3)电压调整率=模块五习题答案一、简答题5.1答案:电机受惯性的影响,在切断正转电流后电机还正继续正转,如果马上加反转电流,电机会受极大的反向扭力,导致电流迅速上升,甚至可能会烧毁电机,必须要让电机停转才能加入反转电流。5.2答案:自锁,交流接触器通过自身的常开辅助触头使线圈总是处于得电状态的现象叫做自锁。互锁,说的是几个回路之间,利用某一回路的辅助触点,去控制对方的线圈回路,进行状态保持或功能限制。一般对象是对其他回路的控制。5.3答案:接触器KM是控制电机电动机起、停的电器,而刀开关QS是隔离开关,属于供配电的范畴,用于线路保护和检修时隔离电源以保安全,两者不能互相替代。5.4答案:不合适。通常熔断器安装在刀开关的下方,是为了在更换熔丝时便于与电源隔离以保安全,如果将刀开关下面的三个熔断器改接到刀开关上面的电源线上,则在更换熔丝时将带电操作,因此从安全方面考虑是不合适的。5.5答案:不能互相替代。熔断器起短路保护作用,热继电器起过载保护作用,它们不能互相替代,因为熔断器长时间通过不太大的过载电流不会熔断,故不能做过载保护;而热继电器即使通过很大的短路电流也需要一定时间才能动作,故不能作短路保护。二、填空题5.6低压配电电器,低压控制电器,低压控制电器,低压配电电器5.7交流接触器,直流接触器,电磁系统,触点系统,触点5.8Y-△降压启动,自耦降压启动5.9电动机的额定电流,过热5.10短路保护,过载保护,欠压保护,失压保护5.11闸刀开关或隔离开关,电5.12主,控制,辅助5.13串联,短路,过载,电流或温度,发热5.14接触器,熔断器,行程开关5.15热,串联模块六答案一、简答题6.1答:采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。当PN结加上正向电压时,P区的空穴与N区的电子在正向电压所建立的电场下相互吸引产生复合现象,导致阻挡层变薄,正向电流随电压的增长按指数规律增长,宏观上呈现导通状态,而加上反向电压时,情况与前述正好相反,阻挡层变厚,电流几乎完全为零,宏观上呈现截止状态。这就是PN结的单向导电特性。6.2答:常用的二极管有:1、整流二极管利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。2、开关二极管二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。3、限幅二极管二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、检波二极管在收音机中起检波作用。6、变容二极管使用于电视机的高频头中。7、发光二极管用于VCD、DVD、计算器等显示器上。8、稳压二极管反向击穿电压恒定,且击穿后可恢复,利用这一特性可以实现稳压电路。6.3a.截止;b.截止;c.导通;d.正向死区段二、填空题6.4发射结,集电结,基,集电6.5输出电压,输入电压6.6增大,不稳定6.7增大,下降6.8506.9集电结和发射结均反偏6.10放大6.111406.121006.13(1),600,,3(2)-,-120,,0.36.14输出功率6.15隔直通交6.160.2三、计算题6.17解:(1)静态工作点:(2)微变等效图:(3)6.18解:6.19解:6.20解:6.21解:(1)(2)模块七习题答案一、简答题7.1单相桥式整流电路中,一只二极管出现以下情况的后果如下:(1)极性接反,会导致某一桥臂上两只二极管出现同时导通或者同时关断的现象,导致整流电路无法正常工作。(2)某一二极管被击穿,二极管就失去了反向阻断能力,相当于此二极管短路,会使得电源出现短路现象。(3)某一二极管断路,单相桥式整流只能在交流电的一个方向上工作,相当于半波整流。7.2(1)稳压二极管主要用于稳定电压,且工作在反向击穿状态。反向击穿状态是指给二极管加反向电压,加到一定值后被击穿,此时流过二极管的电流虽在变化,但电压的变化都很小,即电压维持在一个恒定值范围内,稳压管就是利用二极管此种特性进行稳压的。如果通过二极管的反向电流是在一定范围内变化时则二极管两端的反向电压就能保持基本不变,但是反向电流超过允许值,稳压管就会烧毁。为此在使用时一定要在允许的工作电流内使用。(2)因稳压管实现稳压需要工作在反向击穿区,因此稳压管工作电压为反向电压,大小要超过需要实现的稳压值,但不能超过最大承受的反向电压值。7.3因,,则根据,,考虑2倍安全裕量,可选额定电压400V
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