电工课后习题答案

1.3.1在图1.02所示电路中，电源电动势E=120V,内电阻Rs=0.3Q,连接导线电

阻（）.2。，负载电阻&=1L5。。求：（1）通路时的电流，负载和电源的电压，负载消耗

的电功率、电源产生和输出的电功率；（2）开路时的电源电压和负载电压；（3）在负载端和电

源端短路时电源的电流和电压。

图1.01练习题1.2.1的电路图1.02练习题1.3.1的电路

解：回路总电阻为R=0.3+0.2+11.5=12Q

回路电流：I二E+R=1204-12=10A

电源电压：120—10X0.3=117V

负载电压：UL二IXRL=10X11.5=115V

负载功率：P=ULXI=1150W

电源功率：P=EXI=120X10=1200W

输出功率：P=(E-IRs)XI=117X10=1170W

开路负载电压：UL=0V

开路电源电压：Us=120V

负载端电源短路：I=E+(Rs+Rw)=240A

电源电压：Us=240X0.2=48V

电源端短路：I=E4-Rs=1204-0.3=400A

电源电压：Us=0V

1.5.9试分析图1.03所示两电路中电阻的电压和电流以及图(a)中电流源的电压和图

(b)中电压源的电流。

图1.03练习题1.5.1的电路

解：(a)电流源电压U=IV

(b)电压源电流I=1A

(a)电阻电压U=IV

(a)电阻电流I=U4-R=2A

(b)电阻电压U=IXR=0.5V

(b)电阻电流I=1A

1.5.5/在图1.04所示直流电路中，已知Us=3V,

人=3A,R=1C。求a、b、c三点的电位。

I.6.9在图L05所示电路中，已知Us=6V,人=

2A,Ri=2C,R2=1求开关S断开时开关两端的电压

U和开关S闭合时通过开关的电流/（不必用支路电流

法）。

图1.04练习题1.5.2的电路

1.6.2/在图1.06所示电路中，已知Us=6V,/s=

2A,R=R,=4Q。求开关S断开时开关两端的电压和开关S闭合时通过开关的电流（在图

中注明所选的参考方向）。

图1.06练习题1.6.2的电路

1.5.2解：a点电位3Vb点电位6Vc点电位0V

L6.1解：开路电压U=Us-R2XIS=4V

闭合电流I=US4-R2-Is=5A

L6.2解：开路电压U=Us+RiXIs=14V

闭合电流I=Us4-Ri+Is=3.5A

1.6.求图1.07所示电路中通过电压源的电流/,J2及其功率，并说明是起电源作用

还是起负载作用。

1.6.4求图1.08所示电路中电流源两端的电压S、U?及其功率，并说明是起电源作

用还是起负载作用。

图1.07练习题1.6.3的电路图1.08练习题1.6.4的电路

1.6.3解：11=(40-10)4-5=6A

12二6-(104-2)=1A

Pi二40X6=240W放电

P2=10X1=10W充电

1.6.4解：Ui=(5-1)X2=8V

U2=8-5X1=3V

Pi=5X8=40W放电

P2=1X3=3W充电

2.3j/W图2.03所示电路中，开关S闭合前电路已处于稳态，试确定s闭合后电压u

J的初始值和稳态值。

和电流ic、i।2

2.3.)在图2.04所示电路中，开关S闭合前电路已处于稳态，试确定S闭合后电压u

和电流打、八、”的初始值和稳态值。

S

图2.04练习题2.3.2的电路

2.3.1解：S闭合前:

Uc=IsXRi=6Vii=1.5Ai2=ic二OA

S闭合初始值：Uc=6Vii=1.5A

12=64-R2=3A

S闭合稳态值：Uc=2Vii=0.5A

12=24-R2=1A

2.3.2解：S闭合前：UL=0ViL=ii=3A

S闭合初始值：UL=4.8Vii=1.8Ai2=1.2A

S闭合稳态值：UL=0Vii=3A

i2=12+R2=2A

it=5A

解：⑴S闭合前

1s+h+(-1)=o

5—h+(-1&)二o

解得：h=-lA=4A5=UL=OV

(2)S闭合瞬间依据换路定理

••

Uc=OVll=10/2=5AlL=4A

=5+5—4=6A

图2.05练习题2.3.3的电路

鼠=5X2=10V

UL=-3X4=-12V

••

(3)二0。二-1A(L-4A

lh=0V以=12V

、\

3.6J-R、C、L串联的交流电路，H=10C,X「=8G,X).=60.通过该电路的电流

为21.5A。求该电路的有功功率、无功功率和视在功率。：;”

27

r2

解：P=1R=10X21.5=4622.5W

Q=6X21.52-8X21.52=-924.5var

S=#2+22=4714V•A

3.6.)在图3.09所示交流电路中，U=220V,S闭合时，UR=80V,P320W；S断开

时，P=405W,电路为电感性，求R、XL和X「。

-Me

U咖

图3.09练习题3.6.2的电路

解：S闭合时I二P+U=4AR=U4-I=20Q

Z=U4-I=2204-4二55。

XL二-R?=51.2。S断开时P=/2RI=4.5A

Z=U4-I=2204-4.5=48.9Q

X=五2-R2=44.6Q

Xc=51.2-44.6=6.6Q

77

3.6.3」-R、C、L并联的交流电路，R=60。，a=80n,Xr=40。，接于220V的交

流电源上,求电路的总有功功率、无功功率和视在功率。

解：IR=U+R=2204-60=3.7A

Ic=U+Xc=220+80=2.75A

IL=U+XL=2204-40=5.5A

有功功率：P=UI二220X3.7=814W

无功功率：Q=UXIC-UXIL=220X(5.5-2.75)

二605var

视在功率S二次+在二I。］3•A

3.7.1/2台单相交流电动机并联在220V交流电源上工作，取用的有功功率和功率因

数分别为P,=1kW,A,=0.8;P2=0.5kW,A,=0.707o求总电流、总有功功率、无功功率、

视在功率和总功率因数。

解：有功P1+P2=1.5KW

Si=P14-0.8=1.25K•VA

S2=P24-0.707=0.7K•VA

总无功：Q=L25*713记+0.7义(-0.7072

=1.25Kvar

S=#2+22=1.95KV•A

X=P4-S=0.77

I=S+U=1.95/220=8.86A

3.7.)图3.10所示日光灯电路，接于220V\50Hz交流电源上工作，测得灯管电压为

100V,电流为0.4A,镇流器的功率为7W。求：(1)灯管的电阻RL及镇流器的电阻R和电

感L;(2)灯管消耗的有功功率、电路消耗的总有功功率以及电路的功率因数；(3)欲使电路的

功率因数提高到0.9,需并联多大的电容？

解：⑴灯管电阻RL=U/I=100/0.4=250Q

镇流器电阻：R=P//2=43.75Q

阻抗模：Z=U/I=220/0.4=550Q

XL=VF3F=465。R=43.75+250=294Q

XL二2兀fL=L48H

(2)灯管有功：100X0.4=40W

总有功40W+7W=47瓦

入二P/S=(7+40)/220•0.4=0.534

(3)C=P(tg4)L—tg4))/2ft/2

tg=Vi-o.5342/0.534=1.5833

tg4)=Vi-0.92/O.9=0.484

C=3.4uF

3.7.3/有一电感性负载，额定功率P、=40kW.额定电压力=380V,额定功率因数

人=0.4,现接到50Hz,380V的交流电源上工作。求：(1)负载的电流、视在功率和无功功

率;(2)若与负载并联一电容，使电路总电流降到120A,此时电路的功率因数提高到多少?

并联的电容是多大？

解：(1)S=p/X=40/0.4=100KV•A

I=S/U=100XW3/380=263.2A

Q=SXsin4)=lOOVi-o.42=91.65Kvar

(2)电流降为120A

X=p/S=404-(120X380)=0.88

C=P(tg<l)L—tg4>)/2兀ft/?

tg4)L=Vi-0.42/0.4=2.3

tg4)=Vi-o.882/O.88=0.54

C=1552nF

4.2.4(09)

解：一个灯电流

I=P/U=100/220=5/11(A)

34盏灯电流34X5+11=170/11=15.45(A)

45盏灯电流45X54-11=225/11=20.45(A)

56盏灯电流56X54-11=280/11=25.45(A)

共同包含34盏灯电流星形平衡中性线无电流

中性线电流为：225/11-170/11=5A280/11-170/11=10A

夹角120°合成以5A为水平正向

5+(10cosl20°+10sinl20°j)=5也道=8.66A

4.3.3(09)

解：星形联结

I=U/R=2204-14=15.7A相电流等于线电流

P=3UI=3X220X15.7=10.37KW

三角形联结

相电流I=U/R=3804-14=27.143A

线电流等于27.143XV3=47A

P=3UI二X380X47=30.934KW

4.3.5(09)

解：星形负载电流：I=U-4-Z=220+打+42=44A

有功功率：P=3/2R=17.424KW

无功功率：Q=3/2X=23.232Kvar

三角形负载电流：I=U4-Z=380+标+82=38A

有功功率：P=3/2R=34.656KW

无功功率：Q=3〃x=-25.992Kvar

总有功功率17.424KW+34.656KW=52KW

总无功功率23.232Kvar-25.992Kvar二一2.768Kvar

视在功率案S=W+Q?=52KVA

I=S/V3U=52X103/V3X380=78.8A

4.3.6(09)

解：日光灯有功功率为：P=30X40=1.2KW

视在功率为：S=P/cos4)=2.4KVA

无功功率为：QL=S•sin4)=2.4XVl-0.52=2.4疝万Kvar

电机视在功率为：S=P/cos6=3/0.8=3.75KVA

2

无功功率为：QL=S-sin4)=3.75XVl-0.8=2.25Kvar

总有功功率为：L2+3=4.2KW

总无功功率为：2.4V0/75+2.25=4.33Kvar

总视在功率为：S=7p2=^4.22+4.332=6KVA

由s=CuLILiL=s/(V3UL)=6X1()3/660=9.1A

4.3.7(09)

解：S=P/cos4)=34-0.6=5KVA

Q=Ssin6二5X0.8=4Kvar

若功率因数为0.9

S二P/cos6=34-0.9=10/3KVA

Q=Ssin6=10/3XA/1-0.92=1.453Kvar

Qc=4-1.453=2.547Kvar

Ic=Qc/V^U=2547/660=3.86A

星形联结Xc=U/Ic=2204-3.86=57。

Xc=1/2nfcc=l/2nfXc=56uF

耐压V，220后=311V

三角形联结Xc=u/Ic=380^(3.86/V3)=171Q

c=56/(1714-56)=18.34UF

耐压V2380及=537V

5.3.1(09)

解：(1)电压比k=220/36=55/9=6.1

(2)额定电流I1N=S/U1N=100/220=0.45(A)

I2N=S/U2N=100/36=2.8(A)

也可：I2N=kXIiN=2.8(A)

(3)低压绕组匝数n=1600H-k=1600+6.1=262匝

5.3.7(09)

解：(1)白昼灯只数：10000+60=166只

(2)日光灯只数：100004-S=100004-(404-0.5)=125只

5.7.1(09)

解：(1)I1N=S1/U1N=150/220=0.682(A)

(2)I2N=S2/U2N=100/127=0.8(A)

(3)I3N=S3/U3N=50/36=1.4(A)

5.8.1(09)

解：(1)I1N=S/V3U1N=50000/1000073=2.89(A)

(2)I2N=S/V3U2N=50000/400V3U=72(A)

5.8.3(09)

解：变压器额定电流：1=S/6u=750004-4004-V3=108(A)

每相阻抗模：Z=@+1.52=2.5Q

每相电流：1=U/ZA/3=400/2.=92.4(A)

变压器能负担负载

6.2.2

解：(1)同步转速3000r/min

(2)转子转速3000(1-0.02)=2940r/min

(3)输出转矩TN=60PN/2JIHN

=60X30X1()3/2冗x2940=97.4N.m

(4)电磁转矩T=TN+TO=97.4+0.51=98N.m

6.2.3(09)

解：(1)同步转速1500r/min

(2)转差率S=(1500-1440)/1500=0.04

(3)P=TL2冗HN/60

=133X2JiX1440/60=20KW

总有功：20+5=25KW

视在功率：S=V3ULIL=V3X380X47.5=31KVA

功率因数：cos4)=P/S=25/31=0.8

(4)效率n二有功/总有功二204-25=80%

6.2.4

解：（1）输出功率:

P出=TL2nMN/60

二51.6X2XnX740/60=4KW

(2)输入功率：

P入=P出/n=4/0.8=5KW

(3)?人=△ULILCOS6

IL=P入/百ULCOS。=5000/V3X380X0.8=9.5A

IN=II/V3=9.5+V3=5.5A

6.5.4

解：(1)输出转矩：

TN=60PN/2冗RN

3

二60X15X10/2nX2930=49N.m<60N.m

不能长时运行.

(2)TM二KMXTN=2.2X49=108>60N.m

可短时运行.

(3)启动电流Is=KcXIN

IL=P入/由ULCOS6=P/V3ULCOS6n

3

二15X10/V3X380X0.88X0.882=29.4(A)

Is=KcXIN=7X29.4=205.8(A)>150(A)

不能直接启动.

6.6.1(09)

解：⑴启动电流Is=KcXIN=6X63=378(A)

变压器额定电流IN=S/V3UL=200X103/7^x400=289(A)

378(A)>289(A)不能直接启动

(2)星形启动电流I=IS+3=378+3=126(A)<289(A)

星形启动转矩T=TNXKSH-3

TN=60PN/2冗RN

=60X30X103/2JiX740=387N

T=TNXKS4-3=0.6TN<0.9TN

星形启动不能启动.

(3)变压器启动电流I=ISXKA2

=378X0.64=242(A)<289(A)

变压器启动转矩T=TNXKSXKA2=1.152TN>0.9TN

变压器启动能启动.

6.6.2

解：(1)启动电流Is=KcXIN=7IN>3IN不能直接启动

(2)TN=60PN/2冗RN

二60X5.5X103/2nX2900=18.11N.m

星形启动电流I=Is+3=7/3IN<3IN

星形启动转矩T=TNXKS+3=18.11X24-3=12N.m>10N.m

星形启动能启动

(3)变压器启动电流I=ISXKA2

=7INXO.25=1.75IN<3IN

变压器启动转矩T=TNXKSXKA2=9N.m<10N.m

变压器启动不能启动.

6.11.1(09)

解：(1)总有功P=850+400=1250KW

原无功Q=Ssin4>=Psin4)/cos4)=1133Kvar

新增无功Q=-Psin6/cos6=-400X0.6/0.8二—300Kvar

总无功Q=1133-300=833Kvar

22

总视在功率:s=正+02=71250+833=1502KVA<1600KVA

不用增加变压器容量

(2)新功率因数：cos4)=P/S=1250/1

分析自耦变压器降压启动电路图O

L1L2L3

Q

KM1

FR

分析:

（1）闭合空气开关Q,KM1闭合为运行状态，FR为热继电器，进入工作状态。

（2）KM2、KM3闭合，电源进入自耦变压器，降压输出进入电动机，为启动状态，FR没有串联入电

路，避免启动状态影响热继电器工作状态。

（3）按启动按钮KM3通电且常