电工学第五章习题

《电工电子技术及应用（第二版）》（邓允主编，化学工业出版社,2011年）思考题与习题详解第五章 异步电动机的继电接触控制电路5-1 按钮和开关的作用有什么不同？【解】按钮是一种结构简单但应用极为广泛的主令电器。

它用来接通或断开电流较小的控制电路（如控制接触器、继电器等），从而控制电动机或其它电气设备的运行。

开关主要用于不经常操作的低压电路中，用于接通或切断电源与负载的联系。

5-2交流接触器有何用途？交流接触器由哪几个部分组成？各有什么作用？【解】交流接触器是广泛用于电力的通断和控制电路。

它利用主触点来通断主电路，利用辅助触点来执行控制指令。

交流接触器由电磁操作机构、触点和灭弧装置等三部分组成。

电磁操作机构实际上就是一个电磁铁，它包括吸引线圈、山字型的静铁心和动铁心。

触点可根据通过电流大小的不同，分为主触点和辅助触点。

主触点一般为三极动合（常开）触点，电流容量大，通常装有灭弧装置，主要用在主电路中。

辅助触点有动合（常开）和动断（常闭）两种类型，主要用在控制电路中。

当吸引线圈通电时，衔铁被吸合，通过传动机构使触点动作，达到接通或断开电路的目的；当线圈断电后，衔铁在反力弹簧的作用下回到原始位置使触点复位。

5-3 交流接触器的主触点和辅助触点各有什么特点？如何区分常开辅助触点和常闭辅助触点？【解】主触点接在主电路中，用来接通或断开电源与电动机；辅助触点接在控制电路中，常与按钮配合使用，用来实现电动机的各种控制。

区分常开辅助触点和常闭辅助触点，可用万用电表的欧姆档测两端的电阻值即可判断。

5-4 在电动机主电路中，既然装有熔断器，为什么还要装热继电器？它们的作用有什么不同？为什么照明电路只装熔断器而不装热继电器？【解】熔断器和热继电器的保护范围不同，不能相互替代。

熔断器对电路进行严重过载或短路保护，热继电器对电路进行一般过载保护。

照明电路一般只会发生电源短路的故障，而不会出现过载，所以只需要熔断器进行保护。

2011年春季《电工学》习题（上）院系 年级专业 学生姓名 学号第1、2章 电路定律及分析方法习题一、单项选择题1．图示电阻元件R 消耗电功率10W ，则电压U 为( )。

A ）-5V B ）5V C ）20VU+R 题1图2．图示电路中，A 点的电位V A 为( )。

A ）2 V B ）-4 V C ） -2 V－ 2 k 7 k ΩΩ题2图3．图示电路中，U 、I 的关系式正确的是( )。

A ）U = (I S + I )R 0 B ）U = (I S －I )R 0 C ）U = (I - I S )R 0R L题3图I 2题4图4．图示电路中电流I 2为( )。

A ）7AB ）3AC ）-3A5．理想电流源的外接电阻越大，则它的端电压( )。

A ）越高 B ）越低 C ）不能确定6．把图1所示的电路改为图2的电路，其负载电流I 1和I 2将( )。

A ）增大B ）不变C ）减小221Ω2V 2A图 1图 2+题6图7．图示电路中，供出功率的电源是( )。

A ）理想电压源 B ）理想电流源 C ）理想电压源与理想电流源8．在图示电路中，各电阻值和U S 值均已知。

欲用支路电流法求解流过电阻R G 的电流I G ，需列出独立的电流方程数和电压方程数分别为( )。

A ）4和3 B ）3和3 C ）3和4I RU 2A 14VSS1Ω1Ω..+题7图R R R R R I U 1234GGS....+题8图9．在计算线性电阻电路的电压和电流时，用叠加原理。

在计算线性电阻电路的功率时，加原理( )。

A ）可以用 B ）不可以用 C ）有条件地使用10．在图示电路中，已知U S =12V ，I S =2A 。

A 、B 两点间的电压U AB 为( )。

A ）-18VB ）18VC ）-6VU I ABSSΩ3+题10图.－6V SA.1k 1k ΩΩ题11图11．在图示电路中，当开关S 闭合时A 点的电位V A ( )。

第五章习题参考答案5.1 题5.1的图所示的是三相四线制电路，电源线电压l U ＝380V 。

三个电阻性负载接成星形，其电阻为1R =11Ω，2R =3R =22Ω。

(1)试求负载相电压、相电流及中性线电流，并作出它们的相量图；(2)如无中性线，求负载相电压及中性点电压；(3)如无中性线，当L1相短路时求各相电压和电流，并作出它们的相量图；(4)如无中性线，当L3相断路时求另外两相的电压和电流；(5)在(3)，(4)中如有中性线，则又如何?1L 2L 3L N题5.1的图解： ○1各相负载两端电压都等于电源相电压，其值为：V V U U l P22033803===。

各负载相电流分别为：()()AI I I I I I A R UI A R U I A R U I N P P P 1030cos 30cos 30sin 30sin 10,10,202232132332211=︒-︒++︒-︒-=======相量图如图（b ）所示。

○2因为三相电源对称，而三相负载不对称时，由于无中性线，将使电源和负载中点之间的电位差不为零，而产生中性点位移。

设 V U U ︒∠=011 ()()()V V U U U V V U U U VV U U U V V R R R R U R U R U U NN N N N N N N ︒∠=︒∠-︒∠=-=︒-∠=︒∠-︒-∠=-=︒∠=︒∠-︒∠=-=︒∠=++︒∠+︒-∠+︒∠=++++=131252055120220131252055120220016505502200552212211112212022022120220110220111''''3'32'21'1321332211○3若无中性线，1L 相短路，此时电路如图（c ）所示，此时1L 相的相电压01=U ，2L 相、3L 相的相电压分别等于2L 、1L 之间、3L 、1L 之间的线电压，所以有：V U U V U U ︒∠==︒-∠=-=150380,150380313122 各相电流为：()()A A I I IV R U I VR U I ︒∠=︒∠+︒-∠-=+-=︒∠==︒-∠==0301503.171503.171503.171503.17321333222 相量图如图（d ）所示○4若无中线，3L 相断路，电路如图（e ）所示，1L ，2L 两相成了串联电路： V V R I UV V R I U AA R R U I I ︒∠=⨯︒∠=∙=︒∠=⨯︒∠=∙=︒∠=+︒∠=+==3025322305.113012711305.11305.11221130380222111211221 ○5当有中性线，1L 相短路或3L 相断路，其他相电压、电流均保持不变。

第五章电动机5.1基本要求1. 掌握三相异步电动机的基本构造、转动原理和机械特性。

2. 掌握三相异步电动机的起动、调速和制动的基本原理和方法。

3•理解三相异步电动机铭牌数据的意义。

4•了解直流电动机的基本构造和工作原理。

5.2基本内容5.2.1 .三相异步电动机的构造三相异步电动机主要由定子和转子两部分构成。

定子是静止部分，由铁芯和三相绕组组成，绕 组的连接方式不同可以构成不同的极对数p 。

转子是转动部分，分为鼠笼式和绕线式两种。

鼠笼式转子自成一个闭合电路，绕线式转子则将接线端通过电刷引出电动机外。

5.2.2 .三相异步电动机的旋转原理定子三相绕组通过三相电流后产生旋转磁场，旋转磁场与转子的相对运动使转子切割磁场产生 感应电动势和电流，而转子电流又与旋转磁场作用产生电磁转矩，从而推动转子转动。

以下是几个 重要概念：2 •旋转磁场的方向与三相电流的相序有关，改变相序可以改变旋转磁场的方向。

3.转子与旋转磁场的转速差 n 0 n 是产生电磁转矩的必要条件，也是异步”一词的由来。

4. 当转差率s n —n o 时，电磁转矩消失，所以转子的转速恒小于旋转磁场的转速。

n 。

5.2.3 .三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性分为电磁转矩特性（ T s 曲线）和机械特性（n T 曲线），特性曲线上有三个重要转矩，即：1•额定转矩一电机可以长期运行的输出转矩 2 .最大转矩一电机的可能达到的最大输出转矩 3 .起动转矩一电机在起动时的输出转矩 5.2.4. 三相异步电动机的起动、调速和制动 1.三相异步电动机的起动方式分为："全压起动（直接起动） 一适用于10kw 以下电机 y 降压起动一可分为Y/ △起动和自耦调压起动 •串阻起动一用于绕线式电机2 •三相异步电动机的调速方式分为：「变频调速一可实现无级调速，但需要专用的变频电源“变极调速一无需专用设备，但只能实现分级调速，且每相定子绕组要分成几段I *变转差率调速 一类似于串阻起动，用于绕线式电机5.2.5. 直流电机的构造和工作原理1 .与三相异步电机一样， 直流电机也是由定子和转子两个基本部分组成的。

第五章 三相交流电路 5-1-1 在图5-1中，如果发电机的转子逆时针旋转，三相电动势的相序如何？[答] 相序为1→3→2。

5-1-2 已知星形联接的三相电源中u 23=2202sin(ωt －90°)V ，相序为1→2→3。

试写出u 12 、u 31U 、u 1、u 2 、u 3的表达式。

[答] ｕ12= 2202sin(ωt －90°+120°)V= 2202sin(ωt +30°)Vｕ31= 2202sin(ωt －90°－120°)V= 2202sin(ωt －210°)V=2 220sin(ωt +150°)Vｕ1= 2202/3sin(ωt +30°-30°)V= 1272sin ωt Vｕ2 = 1272sin(ωt -120°)Vｕ3= 1272sin(ωt -240°)V = 1272sin(ωt +120°)V5-2-1 若三相负载的阻抗相等，即｜ＺU ｜＝｜ＺV ｜＝｜ＺW ｜，能否说这三相负载一定是对称的呢？为什么？[答] 仅三相负载的阻抗相等，不能说这三相负载一定是对称的，还必须三相负载的阻抗角也相等，才能说这三相负载是对称的。

5-2-2 试判断下列结论是否正确：(1) 当负载作星形联接时，必须有中性线;(2) 当负载作星形联接时，线电流必等于负载相电流;(3) 当负载作星形联接时，电源线电压必为各相负载电压的3倍[答] (1) 不对，当负载作星形联接时，如果三相负载对称，就不需要中性线。

思考题解答 图5-1 U 2 U 1V 1 V 2 W 1W 2ωe 1e 2 e 3(2) 对的。

(3) 当负载作星形联接时，如果接有中性线，则电源线电压必为负载相电压的3倍；但如果没有接中性线，且三相负载又不对称，则电源线电压就不是负载相电压的3倍。

故该结论是错的。

大二电工学课后习题第五章答案(1) 第一章电路的基本概念和基本定律习题解答1-1 在图1-39所示的电路中，若I1=4A，I2=5A，请计算I3、U2的值；若I1=4A，I2=3A，请计算I3、U2、U1的值，判断哪些元件是电源？哪些是负载？并验证功率是否平衡。

解：对节点a应用KCL得I1+ I3= I2 即4+ I3=5, 所以 I3=1A在右边的回路中，应用KVL得6?I2+20?I3= U2，所以U2=50V同理，若I1=4A，I2=3A，利用KCL和KVL得I3= -1A，U2= -2V在左边的回路中，应用KVL得20?I1+6?I2= U1，所以U1=98V。

U1，U2都是电源。

电源发出的功率：P发= U1 I1+ U2 I3=98?4+2=394W负载吸收的功率：P吸=20I1+6I22+20I3=394W二者相等，整个电路功率平衡。

1-2 有一直流电压源，其额定功率PN=200W，额定电压UN=50V，内阻Ro=0.5Ω，负载电阻RL可以调节，其电路如图1-40所示。

试求：⑴额定工作状态下的电流及负载电阻RL的大小；⑵开路状态下的电源端电压；⑶电源短路状态下的电流。

解：⑴IN?PNUxx0??4A RL?N??12.5? UN50IN422⑵ UOC?US?UN?IN?R0?50+4?0.5 = 52V⑶ ISC?US52??104AR00.5图1-39 习题1-1图图1-40 习题1-2图1-3 一只110V、8W的指示灯，现在要接在220V的电源上，问要串多大阻值的电阻？该电阻的瓦数为多大？解：若串联一个电阻R后，指示灯仍工作在额定状态，电阻R应分去110V的电1102?1512.5? 压，所以阻值R?81102?8W 该电阻的瓦数PR?R1-4 图1-41所示的电路是用变阻器RP调节直流电机励磁电流If的电路。

设电机励磁绕组的电阻为315Ω，其额定电压为220V，如果要求励磁电流在0.35～0.7A的范围内变动，试从下列四个电阻中选用一个合适的变阻器：⑴1000Ω 0.5A；⑵350Ω 0.5A；⑶200Ω 1A；⑷350Ω 1A；图1-41 习题1-4图解：要求励磁电流在0.35～0.7A的范围内变动，则应有0.35?220?0.7 315?RP则 313.6?RP??0.714?取 314?RP?0?同时变阻器中允许通过的电流最大值不小于0.7A综上所以选择第四个变阻器。

5-1. 说明人体触电致死的原因。

答：触电就是指人体的不同部位同时接触到不同电位的带电体时，人体内就有电流通过而造成对人体的伤害。

触电所造成的伤害主要有电击和电伤。

电击是人体加上一定电压后，人体电阻迅速减小，而使通过人体的电流增大，造成人体内部组织损坏而致死亡。

电伤是电流的热、化学、机械效应所造成身体表面皮肤、肌肉的伤害。

常见为电弧烧伤、灼伤人的脸面、肢体等部分，情况严重的也会导致死亡。

5-2. 解释跨步电压、接触电压的含义，说明在何种情况下能够发生跨步电压、接触电压触电。

答：当系统发生故障时，如输电线断裂接地、设备碰壳短路或遭受雷击等，将会有很大的电流流过接地体进入大地，接地体及其周围的土地将有对地电压产生。

对地电压以接地体处最高，离开接地体，对地电压逐渐下降，约至离接地体20米处对地电压降为零。

此时当人接地体附近行走时，在两脚之间将有一个电压存在，这种电压称为跨步电压。

发生短路故障的设备有对地电压，人触及设备外壳会有电压加于人体，这种电压称为接触电压。

跨步电压和接触电压触电，一般在雷击或有强大的接地短路电流出现时发生。

5-3. 怎样会发生触电事故？为了避免触电，我们在使用电器，接电操作时应注意哪些问题？答：电对人体的伤害是人体触电所造成的。

触电就是指人体的不同部位同时接触到不同电位的带电体时，人体内就有电流通过而造成对人体的伤害。

要防止发生触点事故最主要的是人必须按照规定的安全操作规程操作与使用用电器，以及用电器的电气安全性能必须符合要求，即在长期使用的过程中不发生漏电现象及因之形成的设备表面带电。

5-4. 在进行电工实验时，为什么在合上电源时操作者一定要通知同组同学注意？为什么在实验过程中不允许带电改接电路？答：因为在电工实验时电源电压通常为220V，当人接触此电压用电器时会造成触电事故可能危及生命。

因此合上电源时操作者一定要通知同组同学注意，避免其它同学在不知情的情况下误接触到连接到电源上的实验设备。

第5章三相电路一、练习与思考详解5.1.1欲将发电机的三相绕组连成星形时，如果误将U 2，V 2，W 1连成一点（中性点），是否可以产生对称三相电压？解：不可以，此时三个电压为：U 1＝U m sin ωtU 2＝U m sin（ωt－120°）W ′1＝U m sin（ωt－240°＋180°）＝U m sin（ωt－60°）这三个电动势大小相等，频率相同，但彼此相位差不相等，因此U 1＋V 1＋W ′1≠0，不是对称的三相电压。

5.1.2当发电机的三相绕组连成星形时，设线电压u 122sin（ωt －30°）V；试写出相电压u 1的三角函数式。

解：向量化U 12，得：由几何关系：1211232220233U U U V =⨯==由线、相电压相位关系：φ1＝φ12－30°＝－60，所以u 12sin（ωt －30°）V。

5.2.1什么是三相负载、单相负载和单相负载的三相连接？三相交流电动机有三根电源线接到电源的L 1，L 2，L 3三端，称为三相负载，电灯有两根电源线，为什么不称为两相负载，而称为单相负载？解：（1）①必须使用三相交流电源的负载称为三相负载，有Y形联结和△形联结两种连接方式。

②只需使用单相电源的负载称为单相负载。

③将单相负载尽量均衡地分别配接到三相电源的三个相上称为单相负载的三相连接。

（2）①因三相交流电动机的三根电源线分别接到电源的三端，即三个相线上。

故称为三相负载；②而电灯的两根电源线中只有一根接在电源的相线上，另根接在中性线上，故称为单相负载。

5.2.2在图5-1的电路中，为什么中性线中不接开关，也不接入熔断器？图5-1解：因为在图5-1所示电路中，不仅有电动机这样的三相对称负载，还有由电灯组成的单相负载的三相连接电路，它们经常处于不对称工作状态。

当中性线上接入开关或熔断器时，一旦开关断开或熔丝烧断，将造成三相电压不对称，某相电压过高可能烧坏灯泡．某相电压过低，日光灯无法启动，这是不允许的。

单元试卷第1 页共3 页第 2 页 共 3 页一、填空题（每空1分,共13分）1.如果环形线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒介质，则线圈中的磁感应强度____________，而磁场强度将____________。

2.所谓磁滞现象，就是____________的变化总是落后于____________的变化。

3.有一空心环行螺旋线圈的平均周长为31.4cm ，截面积为25cm 2，线圈共绕有1000匝，若在线圈中通入2A 的电流，那么，该磁路中的磁阻为____________，通过的磁通为____________。

4. 小明同学利用如图所示的装置研究磁和电的关系，请仔细观察图中的装置、操作和现象，然后归纳出初步结论。

比较(a)、(b)两图可知： ；比较(b)、(c)两图可知： 。

5.如图：当开关闭合后，通电螺线管边的小磁针按如图所示方向偏转，则通电螺线管的a 端为 极，电源的d 端为 极；当图中滑片P 向右移动过程中，通电螺线管的磁性将 （选填：“增强”、“减弱”或“不变”）。

6. 面积0.5m 2的闭合导线环处于磁感应强度为0.4T 的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是____Wb ，当导线环转过90°时，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量为____Wb二、选择题（每题3分,共21分）（把答案填在下面的表1．关于磁感应强度，下列表达式中不正确的是( )A ．磁感应强度是个矢量B ．磁感应强度是个标量C ．磁感应强度表示磁场的强弱2．发现电流周围存在磁场的物理学家是：（ ） A ．焦耳 B ．奥斯特 C ．沈括D ．欧姆3．如图：水平放置的条形磁铁的一端吸引着一个较重的铁钉，若另一根同样的条形磁铁的S 极与原来磁铁的N 极靠拢时，则出现的情况：（ ）A ．将铁钉吸得更牢B ．铁钉落下C ．铁钉尖端将吸向右端的铁钉D ．铁钉尖端将吸向左边的铁钉4．通电螺线管磁性的强弱与下列哪个条件无关：（ ）A ．螺线管的线圈匝数B ．螺线管中的电流方向C ．螺线管内有无铁心D ．螺线管中电流的强弱 5．如图：根据通电螺线管周围的磁感线分布，可确定磁极甲、乙、丙、丁的极性依次是：（ ）A ． N 、N 、S 、NB ． S 、N 、S 、SC ． S 、S 、N 、ND ． N 、S 、N 、N6．如图：用热敏电阻（受温度影响电阻值会发生变化的电阻）和电磁继电器组成的火警器的示意图，热敏电阻R 受热后，其阻值会减小，将发生的变化是：（ ） A ．电磁继电器控制电路中的电流减小 B ．电磁继电器控制电路断开C ．当电阻减小到某特定值时，电磁铁的磁性增强足以吸引下衔铁，L 2发光D ．当电阻减小到某特定值时，电磁铁的磁性减弱使得衔铁能复位，L 1发光7．如图：下列四个实验装置图。

第五章(1)电工学基础知识1. 以下符号是交流发电机的是() [单选题] *A、AB、BC、C(正确答案)D、D2. 以下符号是一般直流电源的是() [单选题] *A、A (正确答案)B、BC、CD、D3. 我国电力系统供配电额定功率为() Hz。

[单选题] *A 30B 40C 50(正确答案)D 604. ()是将其他形式的能量转换为电能的设备。

[单选题] *A 电源(正确答案)B 电阻C 电感D 电容5. 在电气工程中能作为绝缘材料的，其电阻率p不得低于()。

[单选题] *A 1×10⁵Ω.mB 1×10⁶Ω.mC 1×10⁷Ω.m(正确答案)D 1×10⁸Ω.m6. 电能的单位为()。

[单选题] *A J(正确答案)B FC HD W7. 以下符号是电感的是()。

[单选题] *AB (正确答案)CD8. 能够储存磁场能量的电路元件是()。

[单选题] *A 电阻B 电感(正确答案)C 电容D 电源9. 能够储存电场能量的电路元件是()。

[单选题] *A 电阻B 电感C 电容(正确答案)D 电源10. 关于下图，以下说法正确的是()。

[单选题] *A 图中有6个节点B 图中有两个回路C 图中有2个网孔(正确答案)D 对于a点，l₁-I₂=I₃11. 电气技术文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。

基本文字符号主要表示电气设备，装置和元器件的种类名称，分为单字母符号和双字母符号。

下列单字母符号中，表示电动机的是()。

[单选题] *A DB M(正确答案)C FD T12. 电气技术文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。

基本文字符号主要表示电气设备，装置和元器件的种类名称，分为单字母符号和双字母符号。

下列单字母符号中，表示控制电路的开关选择器的是()。

[单选题] *A Q(正确答案)B RC UD S13. 电气技术文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。