第1章 检测题
一、填空题（每空1分）
1、电源和负载的本质区别是：电源是把 其它形式的 能量转换成 电 能的设备，负载是把 电 能转换成 其它形式 能量的设备。
2、实际电路中的元器件，其电特性往往 多元 而 复杂 ，而理想电路元件的电特性则是 单一 和 确切 的。
3、电力系统中构成的强电电路，其特点是 大电流 、 大功率；电子技术中构成的弱电电路的特点则是 小电流 、 小功率 。
4、从元件上任一时刻的电压、电流关系上来看，电阻元件为 即时 元件，电感元件为 动态 元件，电容元件为 动态 元件；从能量关系来看，电阻元件为 耗能 元件，电感元件为 储能 元件，电容元件为 储能 元件。
5、线性电路中各支路上的 电压 和 电流 均具有叠加性，但电路中的 功率 不具有叠加性。 6、电流沿电压降低的方向取向称为 关联 方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件 吸收 电能；电流沿电压升高的方向取向称为 非关联 方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件 吸收 电能。
7、理想电压源和理想电流源均属于 无穷大 功率源，因此它们之间是 不能 等效互换的。实际电压源模型和电流源模型等效互换时，它们的 内阻 不变，等效电压源的电压US＝ ISRI ，等效电流源的电流值IS＝ US∕RU 。
8、电源向负载提供最大功率的条件是 电源内阻 与 负载电阻 的数值相等，这种情况称为 阻抗匹配 ，此时负载上获得的最大功率为 US2/4RS 。
9、 电压 是产生电流的根本原因。电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间 电压 。电路中某点到参考点间的 电压 称为该点的电位，电位具有 相对 性。
10、线性电阻元件上的电压、电流关系，任意瞬间都受 欧姆 定律的约束；电路中各支路电流任意时刻均遵循 KCL 定律；回路上各电压之间的关系则受 KVL 定律的约束。这三大定律是电路分析中应牢固掌握的 三大基本 规律。
二、判别正误题（每小题1分）
1、用理想电路元件及其组合模拟实际电路器件的方法称为电路建模。 （ 对 ） 2、元件上的电压、电流参考方向关联时，一定是负载。 （ 错 ） 3、大负载是指在一定电压下，向电源吸取电流大的设备。 （ 对 ） 4、无论测电压还是测电位都是选用万用表的电压挡，因此它们的测量方法相同。（ 错 ） 5、实际电压源和电流源的内阻为零时，即为理想电压源和电流源。 （ 错 ） 6、电源短路时输出的电流最大，此时电源输出的功率也最大。 （ 错 ） 7、线路上负载并联得越多，其等效电阻越小，因此取用的电流也越少。 （ 错 ） 8、负载上获得最大功率时，电源的利用率最高。 （ 错 ） 9、线性电路中的电压、电流、功率都具有叠加性。 （ 错 ） 10、实际当中，可以把1.5V和6V的两个电池相串联后作为7.5V电源使用。 （ 错 ） 11、对含有受控源的电路进行变换时，和独立源的变换是没有任何区别的。 （ 错 ）
三、选择题（每小题2分）
1、当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，假设该元件（A）功率；当元件两端
1
电压与通过电流取非关联参考方向时，假设该元件（B）功率。
A、吸收； B、发出。
2、一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（C） A、负载电阻增大； B、负载电阻减小； C、电源输出的电流增大。 3、电流源开路时，该电流源内部（B）
A、有电流，有功率损耗； B、无电流，无功率损耗； C、有电流，无功率损耗。 4、某电阻元件的额定数据为“1KΩ、2.5W”，正常使用时允许流过的最大电流为（A） A、50mA； B、2.5mA； C、250mA。
5、有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（B）
A、100W灯泡最亮； B、25W灯泡最亮； C、两只灯泡一样亮。 6、已知电路中A点的对地电位是65V，B点的对地电位是35V，则UBA=（B） A、100V； B、－30V； C、30V。
7、图1-31中安培表内阻极低，伏特表电压极高，电池内阻不计，如果伏特表被短接，则（C） A、灯D将被烧毁； B、灯D特别亮；C、安培表被烧。 8、图1-31中如果安培表被短接，则（C）
A、电灯不亮； B、电灯将被烧； C、不发生任何事故。 9、如果图1.34电路中电灯灯丝被烧断，则（B） A、安培表读数不变，伏特表读数为零； B、伏特表读数不变，安培表读数为零； C、安培表和伏特表的读数都不变。
10、如果图1-31电路中伏特表内部线圈烧断，则（D）
A、安培表烧毁； B、电灯不亮； C、电灯特别亮； D、以上情况都不发生。
图1.34 US A D V 四、名词解释（每小题2分）
1、电路模型
答：由理想元件及其组合近似地代替实际器件构成的、与实际电路相对应的电路图。 2、理想电路元件
答：具有确定电磁性质的假想元件，是一种理想化的模型并具有精确的数学定义，是组成电路模型的最小单元。
3、电路等效
答：指两个电路对端口以外的部分而言，作用效果相同。 4、关联参考方向
答：电压、电流的参考方向一致时称为关联参考方向，是实际负载上的电压、电流关系。 5、非关联参考方向
答：电压、电流的参考方向不一致时称为非关联参考方向，是实际电源上的电压、电流关系。
五、简答题（每小题3分）
1、将一个内阻为0.5Ω，量程为1A的安培表误认为成伏特表，接到电压源为10V，内阻为0.5Ω的电源上，试问此时安培表中通过的电流有多大？会发生什么情况？你能说说使用安培表应注意哪些问题吗？
2
答：安培表中通过的电流为：10÷（0.5+0.5）=10A 是其额定电流的10倍，安培表会因过流而烧毁。使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中。
2、在4盏灯泡串联的电路中，除2号灯不亮外其它3盏灯都亮。当把2号灯从灯座上取下后，剩下3盏灯仍亮，问电路中出现了何故障？为什么？
答：电路在2号灯处发生了短路现象。因为当2号灯被短路时，它不起作用，所以有它没它，整个线路仍是连通的，所以其它灯还亮。
3、如何理解电路的激励和响应？当电感元件和电容元件向外释放能量时，能否将它们看作是电路激励？
答：激励就是在电路中激发电能的原因，响应则是电路中接受电能的表现。当电感元件和电容元件向外释放能量时，可以看作是电路激励。例如一个充好电的电容器，把它和一个电阻相接后，它就会通过这个电阻放电，这里它就是放电电路中的激励。
4、两个数值不同的电压源能否并联后“合成”一个向外供电的电压源？两个数值不同的电流源能否串联后“合成”一个向外电路供电的电流源？为什么？
答：数值不同的电压源是不能并联合成的，因为这样连接在它们内部将引起环流；两个数值不同的电流也不能串联连接，把它们串联时将造成小电流电源的过流现象。
5、何谓二端网络？有源二端网络？无源二端网络？对有源二端网络除源时应遵循什么原则？ 答：电路具有向外引出的两个端子时，就可称为二端网络。当二端网络含有电源时移为有源二端网络；若二端网络中不含有电源就称作无源二端网络。对有源二端网络除源时，应遵循：所有电压源用短接线代替，所有电流源开路处理。
6、什么叫一度电？一度电有多大作用？
答：1度电就是一个千瓦时，即1KW·h=1度电。 一度电可以让1KW的电机运行1个小时，可让100W的电灯点燃10个小时，还可让10W的节能灯点燃100个小时。
7、如何测量某元件两端电压？如何测量某支路电流？测电路中某点电位和测电压有什么不同？ 答：把高内阻的电压表并联在待测元件两端就可测量其电压，把低内阻的电流表串接在待测支路中可测得该支路电流。测电路中某点电位时，往往把黑表棒与参考“地”点相连，红表棒点待测点。而电路中测量电压时，直接把红、黑表棒点在待测两点上即可。
8、直流电路是否都是线性电路？线性电路的概念如何正确表述？
答：当电路中所有元件都是线性元件时，构成的电路即为线性电路，直流电路中若含有非线性元件时，就不是线性电路了。线性电路与否和直流、交流、正弦、非正弦无关。
9、受控源和独立源的区别是什么？
答：首先，独立电压源的电压值是由本身决定的，独立电流源的电流也是由它自身决定的，而受控电压源和受控电流源的电压和电流则是受电路中其它部分电压或电流的控制；其次，独立源在任意时刻都是含源的，而受控源在控制量为零时是不含源的。
10、为什么线性电路中电压、电流具有叠加性，而功率不具有叠加性？
答：因为叠加定理只适用于线性关系。线性电路中的电压和电流与电路参量之间的关系是一次性线性关系，因此具有叠加性；而线性电路中的功率与参量之间的关系是二次方关系，不符合线性条件，因此不再具有叠加性。
六、计算题
1、在图1.35所示电路中，已知电流I=10mA，I1=6mA，R1=3KΩ，R2=1KΩ，R3=2KΩ。求电流表A4和A5的读数是多少？
3
R1 I1 b I a R2 I2 c R3 A4 I4 A5 I5 图1.35
（8分）
解：对a列KCL方程：I-I1-I2=0 得I2=4mA 对左回路列KVL：6×3+2I3－4×1=0 解得：I3＝－7 mA
对b点列KCL：I1-I3-I4=0 得I4=13mA 对c点列KCL：I2＋I3＋I5=0 得I5=3mA
2、在图1.36所示电路中，有几条支路和结点？Uab和I各等于多少？（8分） 解：3条支路，零个结点，Uab和I都等于0。
3、分别用叠加定理和戴维南定理求解图1.37电路中的电流I3。设US1=30V，US2=40V，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=2Ω。（10分）
解：（1）运用叠加定理
当US1单独作用时，I3′≈3.95A；当US2单独作用时，I3\≈4.21A；I3≈8.16A （2）用戴维南定理：UOC≈34.44V，R0≈2.22Ω，I3≈8.16A
a I 2Ω b ＋ 6V － 1Ω ＋ 12V － 1Ω I1 R1 ＋ US1 － a I3 R3 I2 R2 ＋ US2 －
5 5Ω
图1.36
4、求图1.38所示电路的入端电阻Ri。（10分）
0.99I I 25Ω Ri 100KΩ b 图1.37
I 25Ω Ri －90 I ＋ 100Ω
100Ω 10KΩ
图1.39
图1.38
解：首先求出原电路的等效电路如图1.39所示：解得：Ri?125I?90I?35? I5、应用戴维南定理求解图1.40中5Ω电阻上的电压U。（10分）
4
5? ＋ U － 15? UOC ＋ － 15? R0 15? 10A2? 4? 20V － ＋ 图1.40
图2.8 电路图
2? 10A4? 20V － ＋ 图1.41
＋ R0 UOC － 图1.43
＋ 5Ω U
－
2? 图1.42
4? 解：根据戴维南定理求解步骤，第一步先把待求支路断开， 得到图1.41，对1.41电路图求解开路电压得 UOC?20?10?15??130V
第二步将图1.41中10A恒流源开路处理，将20V电压源短路处理，得到求解入端电阻的等效电路图1.42，对此电路求解得
R0=15Ω
最后一步让开路电压和入端电阻构成戴维南等效电路，把5Ω电阻连接于两端，即可求出5Ω电阻上的电压
U?UOC55??130??32.5V R0?515?56、 求图1.44所示电路中的电流I2。（10分）
解：应用叠加定理求解。首先求出当理想电流源单独作用时的电流I2′为 100A I2'?1.5?0.5A 100?200再求出当理想电压源单独作用时的电流I2″为
24 I2''??0.08A 100?200根据叠加定理可得
I2= I2′＋I2″=0.5＋0.08=0.58A
1kΩ ＋ 24V － 2kΩ ＋ 4V － 2kΩ ＋ 4V －
图1.44
第2章 检测题
一、填空题（每空1分）
1、正弦交流电的三要素是 最大值 、 角频率 和 初相 。正弦交流电的 有效 值可用来确切反映交流电的作功能力，其值等于与交流电 热效应 相同的直流电的数值。
2、已知正弦交流电压u?3802sin(314t?60?)V，则它的最大值是 537 V，有效值是 380 V，频率为 50 Hz，周期是 0.02 s，角频率是 314 rad/s，相位为 314t?60? ，初相是 －60 度，合 －1/3 弧度。
3、实际电气设备大多为 感 性设备，功率因数往往 较低 。若要提高感性电路的功率因数，
5
常采用人工补偿法进行调整，即在 感性设备两端并联适当的电容 。
4、电阻元件正弦电路的复阻抗是 R ；电感元件正弦电路的复阻抗是 jXL ；电容元件正弦电路的复阻抗是 －jXC ；多参数串联电路的复阻抗是 Z?R?j(XL?XC 。
5、串联各元件上 通过的电流 相同，因此画串联电路相量图时，通常选择 电流 作为参考相量；并联各元件上 端电压 相同，所以画并联电路相量图时，一般选择 电压 作为参考相量。
6、电阻元件上伏安关系的瞬时值表达式为 i?u安关系瞬时值表达式为 uL?Ldi把它们称之为 动态 元件。 7、能量转换过程不可逆的电路功率常称为 有功 功率；能量转换过程可逆的电路功率叫做 无功 功率；这两部分功率的总和称为 视在 功率。
8、电网的功率因数越高，电源的利用率就越 高 ，无功功率就越 小 。
9、只有电阻和电感元件相串联的电路，电路性质呈 感 性；只有电阻和电容元件相串联的电路，电路性质呈 容 性。
10、当RLC串联电路发生谐振时，电路中 阻抗 最小且等于 电阻R ；电路中电压一定时 电流 最大，且与电路总电压 同相 。
11、当电阻、电感和电容相并联的电路发生谐振时，电路中 阻抗 最大，如果为理想谐振，则电路阻抗约等于 无穷大 ；此时电路中的总电流等于 零 ；电感支路的电流和电容支路的电流 相等且最大 ，因此通常把并联谐振称作 电流 谐振。
R ，因之称其为 即时 元件；电感元件上伏电容元件上伏安关系瞬时值表达式为 dt ，iC?Cdu因此dt ，二、判别正误题（每小题1分）
1、正弦量的三要素是指其最大值、角频率和相位。 （ 错 ） 2、正弦量可以用相量表示，因此可以说，相量等于正弦量。 （ 错 ） 3、正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。 （ 错 ） 4、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形都是相量图。 （ 错 ） 5、功率表应串接在正弦交流电路中，用来测量电路的视在功率。 （ 错 ） 6、多参数并联的交流电路频率越高，导纳就越大；频率越低，导纳越小。 （ 错 ） 7、单一电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率比较小。 （ 错 ） 8、阻抗由容性变为感性的过程中，必然经过谐振点。 （ 对 ） 9、在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数。 （ 错 ） 10、电抗和电阻的概念是相同的，因此它们的单位也相同。 （ 错 ） 11、多参数组合的串联电路频率越高时，其阻抗值越大。 （ 错 ） 12、提高功率因数的意义是可提高电源利用率和减少线路中的功率损耗。 （ 对 ） 13、串联谐振发生时，电路中电压一定时，总电流最小。 （ 错 ） 14、并联谐振发生时，电路中的总阻抗是阻性的，且值此时最小。 （ 错 ） 15、Q值越高谐振电路的选择性能就越好，所以通常Q值取得越高越好。 （ 错 ）
三、选择题（每小题2分）
1、有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是
6
（ B ）
A、100W灯泡最亮 B、25W灯泡最亮 C、两只灯泡一样亮
2、已知工频正弦电压有效值和初始值均为380V，则该电压的瞬时值表达式为（ B ） A、u?380sin314tV
B、u?537sin(314t?45?)V C、u?380sin(314t?90?)V
3、一个电热器，接在10V的直流电源上，产生的功率为P。把它改接在正弦交流电源上，使其产生的功率为P/2，则正弦交流电源电压的最大值为（ A ）
A、7.07V B、5V C、14V D、10V 4、提高供电线路的功率因数，下列说法正确的是（ D ） A、减少了用电设备中无用的无功功率 B、可以节省电能
C、减少了用电设备的有功功率，提高了电源设备的容量 D、可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗
5、已知i1?10sin(314t?90?)A，i2?10sin(628t?30?）A，则（ C ） A、i1超前i260° B、i1滞后i260° C、相位差无法判断
6、纯电容正弦交流电路中，电压有效值不变，当频率增大时，电路中电流将（ A ） A、增大 B、减小 C、不变 7、在RL串联电路中，UR=16V，UL=12V，则总电压为（ B ） A、28V B、20V C、2V
8、RLC串联电路在f0时发生谐振，当频率增加到2f0时，电路性质呈（ B ） A、电阻性 B、电感性 C、电容性 9、串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的（ A ） A、电路中总电压有效值与电流有效值的乘积 B、平均功率 C、瞬时功率最大值
10、实验室中的功率表，是用来测量电路中的（ A ）。
A、有功功率 B、无功功率 C、视在功率 D、瞬时功率 11、串联谐振电路的外加信号频率等于谐振频率时，串联谐振电路呈（ C ） A、感性 B、容性 C、阻性 D、感性或容性 12、在调谐放大器的LC回路两端并上一个电阻R，可以（ C ）。
A、提高回路的Q值 B、提高谐振频率 C、加宽通频带 D、减小通频带
四、名词解释（每小题2分）
1、相量
答：特指用复数形式表示的复电压和复电流。其复电压和复电流的模值与正弦量的最大值（或有效值）相对应，幅角对应于正弦量的初相。
7
2、交流电
答：交流电也称“交变电流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。交流电的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。交流电随时间变化可以以多种多样的形式表现出来。不同表现形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。
3、正弦交流电
答：随时间按照正弦规律变化的电压和电流称为正弦交流电。由于正弦交流电的大小和方向都是随时间不断变化，即每一瞬间电压和电流的数值都不相同，所以在分析和计算交流电路时必须标明其参考正方向。
4、瞬时功率
答：瞬时电压与瞬时电流的乘积。用小写字母p表示，单位为W（瓦特）。 5、有功功率
有功功率是指瞬时功率在一个周期内的平均值，也称为平均功率，用大写字母P表示，单位为W（瓦特）。
6、无功功率
答：以瞬时功率的幅值来衡量电感或电容元件与电源之间交换能量的规模的量称为无功功率，用大写字母Q表示，单位为Var（乏尔）。
7、视在功率
答：在交流电路中，路端电压与总电流的有效值乘积，称为视在功率。视在功率表示电气设备的容量，用大写字母S表示，单位为V·A（伏安）。
8、感性电路
答：在含有R、L、C的正弦交流电路中，如果总电压超前于总电流，则称电路为感性电路。 9、容性电路
答：在含有R、L、C的正弦交流电路中，如果总电压滞后于总电流，则称电路为感容性电路。 10、阻性电路
答：在含有R、L、C的正弦交流电路中，如果电路中的总电压和总电流同相位，此时称电路为阻性。
五、简答题（每小题3分）
1、有“110V、100W”和“110V、40W”两盏白炽灯，能否将它们串联后接在220伏的工频交流电源上使用？为什么？
答：不能。因为把它们串联后接在220V的交流电源上时，由于瓦数大的灯丝电阻小，瓦数小的灯丝电阻大，因此瓦数小的分压多，由于过电压易烧；瓦数大的分压少，由于低于额定电压不能正常工作。
2、试述提高功率因数的意义和方法？
答：提高功率因数的意义是：一是提高供电设备的利用率，二是可以减少线路上的功率损失。方法有自然补偿法和人工补偿法两种：自然补偿法就是避免感性设备的空载和尽量减少其轻载；人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容（欠补偿）。
3、某电容器额定耐压值为450伏，能否把它接在交流380伏的电源上使用？为什么？
8
答：耐压值为450V的电容器，接于交流380V的电源上使用时，其最大值等于537V，即超过了电容器的耐压值，因此会被击穿而损坏，所以不能接在380V的电源上使用。
4、一位同学在做日光灯电路实验时，用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电压，实测路端电压为220V，灯管两端电压U1＝110V，镇流器两端电压U2＝178V。即总电压既不等于两分电压之和，又不符合U2＝U12＋U22，此实验结果如何解释？
答：因为日光灯管可以作为纯电阻元件，而镇流器只能看作是RL串联组合，它们的端电压不同相位，因此其和为相量和，而且相量和表达式中的U2也是由其不同相位的铜耗压降和电感压降构成的，正确的计算应为U?(U1?U2cos?2)2?(U2sin?2)2。
六、计算题
1、试求下列各正弦量的周期、频率和初相，二者的相位差如何？（5分） （1）3sin314t； （2）8sin(5t＋17°) 解：（1）周期T=0.02s，f=50Hz，初相φ =0；
（2）周期T=1.256s，f=0.796Hz，初相φ =17°。二者不同频率，相位差无法比较。
2、某电阻元件的参数为8Ω，接在u?2202sin314tV的交流电源上。试求通过电阻元件上的电流i，如用电流表测量该电路中的电流，其读数为多少？电路消耗的功率是多少瓦？若电源的频率增大一倍，电压有效值不变又如何？（8分）
解：I=U/R=220/8=27.5A，纯电阻电路ui同相，所以：i?27.52sin314tA；电流表测量的是有效值27.5A，电路消耗的功率P=UI=220×27.5=6050W；纯电阻电路与频率无关，所以当频率增大一倍、电压有效值不变时电路消耗的功率不变。
3、某线圈的电感量为0.1亨，电阻可忽略不计。接在u?2202sin314tV的交流电源上。试求电路中的电流及无功功率；若电源频率为100Hz，电压有效值不变又如何？写出电流的瞬时值表达式。（8分）
解：ωL=314×0.1=31.4Ω Q=2202/31.4=1541Var；当电源频率增加一倍时，电路感抗增大一倍，即2ωL=2×314×0.1=62.8Ω Q′=2202/62.8=770.7Var；
I=U/2ωL=220/62.8≈3.5A i=4.95sin(314t-90°)A
4、利用交流电流表、交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量。设加在线圈两端的电压为工频110V，测得流过线圈的电流为5A，功率表读数为400W。则该线圈的电感量为多大？（9分）
解：R=P/I2=400/25=16Ω |Z|=110/5=22Ω (ωL)2=222-162=228 L=48.1mH
5、电阻电感相串联的正弦交流电路中，已知电阻R＝6Ω，感抗XL＝8Ω，电源端电压的有效值US＝220V。求电路中电流的有效值I。（8分）
22解：|Z|=6?8=10Ω
I=U/|Z|=220/10=22A
26、按照图2.34所示选定的参考方向，电流i的表达式为i?20sin(314t??)A，如果把参考方
3向选成相反的方向，则i的表达式应如何改写？讨论把正弦量的参考方向改成相反方向时，对相位差有什么影响？
解：若把电流的参考方向选成相反的方向时，解析式中的初相可加（或减）
9
图2.34 i 180°，即原式可改写为i?20sin(314t?2????)?20sin(314t?)A。当正弦量的参考方向改成相33反方向时，原来的同相关系将变为反相关系；原来的反相关系变为同相关系；原来超前的关系将变为滞后；原来滞后的关系变为超前。
7、已知uA?2202sin314t V，uB?2202sin(314t?120?)V。
（1）试指出各正弦量的振幅值、有效值、初相、角频率、频率、周期及两者之间的相位差各为
多少？
（2）画出uA、uB的波形。
解：①uA的振幅值是311V，有效值是220V，初相是0，角频率等于314rad/s，频率是50Hz，周期等于0.02s；uB的幅值也是311V，有效值是220V，初相是－120°，角频率等于314rad/s，频率是50Hz，周期等于0.02s。uA超前uB120°电角。
②uA、uB的波形如图所示。
8、按照图2.35所示电压u和电流i的波形，问u和i的初相各为多少？相位差为多少？若将计时起点向右移π/ 3，则u和i的初相有何改变？相位差有何改变？u和i哪一个超前？
解：由波形图可知，u的初相是－60°，i的初相是30°；u滞后I的电角度为90°。若将计时起点向右移π/ 3（即60°），则u的初相变为零，i的初相变为90°，二者之间的相位差不变。
9、额定电压为220伏的灯泡通常接在220伏交流电源上，若把它接在220伏的直流电源上行吗？
u、i 10 6 0 u iωt
30? 60? 题7 波形图
u、i 10 6 0 u iωt
30? 60? 图2.35
答：灯泡可以看作是纯电阻负载，纯电阻负载在工频交流电下和直流情况下的电阻值变化很小，而额定电压值通常是指加在灯泡两端的长期、安全工作条件下的最高限值的有效值，有效值又与数值相同的直流电热效应相等，因此，把灯泡接在220V直流电源上是可以的。
10、已知通过线圈的电流i?102sin314tA，线圈的电感L=70mH（电阻可以忽略不计）。设电流i、外施电压u为关联参考方向，试计算在t=T/6，T/4，T/2瞬间电流、电压的数值。
解：线圈的感抗为 XL=314×0.07≈22Ω t=T/6时：i?102sin(314?0.02)?14.14?sin60??12.24A 6 Um=ImXL=14.14×22≈311V u?311sin150??155.5V 0.02)?14.14?sin90??14.14A 4 u?311sin180??0V 0.02t=T/2时：i?102sin(314?)?14.14?sin180??0A 2 u?311sin270???311V t=T/4时：i?102sin(314?11、把L=51mH的线圈（其电阻极小，可忽略不计），接在电压为220V、频率为50Hz的交流电路中，要求：（1）绘出电路图；（2）求出电流I的有效值；（3）求出XL。
10
解：（1）绘出电路图如右图所示； （2）电流有效值为
i U220?103 I???13.75A ?L314?51 （3）线圈感抗为
XL??L?314?51?10?3?16?
~ 220V 习题11电路示意图
L
12、在50微法的电容两端加一正弦电压u?2202sin314tV。设电压u和i为关联参考方向，试计算t?T,T,T瞬间电流和电压的数值。
642解：通过电容的电流最大值为
Im?Um?C?2202?314?50?10?6?4.88A t=T/6时：u?2202sin(314?0.02)?311?sin60??269V 60.02)?311?sin90??311V 4 i?4.88sin150??2.44A t=T/4时：u?2202sin(314? i?4.88sin180??0A 0.02)?311?sin180??0V 2 i?4.88sin270???4.88A t=T/2时：u?2202sin(314?13、如图2.36所示，各电容、交流电源的电压和频率均相等，问哪一个安培表的读数最大？哪一个为零？为什么？
? - A1 u (a)
C
U
A2 C
? － A3 u (c)
C C
(b) 图2.36
解：电容对直流相当于开路，因此A2表的读数为零；（c）图总电容量大于（a）图电容量，根据I=UωC可知，在电源电压和频率均相等的情况下，A3表的读数最大。
14、一个电力电容器由于有损耗的缘故，可以用R、C并联电路表示。在工程上为了表示损耗所占的比例常用tg??R来表示，δ称为损耗角。今有电力电容器，测得其电容C=0.67微法，其XC等值电阻R=21欧。试求50赫时这只电容器的tg?为多少？
解：工频50Hz情况下
11
1106XC???4753.3?2?fC314?0.67 R21tg????4.42?10?3XC4753.315、在RLC串联回路中，电源电压为5mV，试求回路谐振时的频率、谐振时元件L和C上的电压以及回路的品质因数。
解：RLC串联回路的谐振频率为 f0?12?LC 谐振回路的品质因数为 Q?2?f0L R 谐振时元件L和C上的电压为 UL?UC?5QmV?5LmV RC16、在RLC串联电路中，已知L＝100mH，R＝3.4Ω，电路在输入信号频率为400Hz时发生谐振，求电容C的电容量和回路的品质因数。
解：电容C的电容量为 C?11??1.58?F (2?f0)2L631014.4 回路的品质因数为 Q?2?f0L6.28?400?0.1??74 R3.417、一个串联谐振电路的特性阻抗为100Ω，品质因数为100，谐振时的角频率为1000rad/s，试求R、L和C的值。
解：根据特性阻抗和品质因数的数值可得 R??Q?100?1? 100 电感量L和电容量C分别为
L?
?100??0.1H?0100011C???10?F?0?1000?100 18、一个线圈与电容串联后加1V的正弦交流电压，当电容为100pF时，电容两端的电压为100V且最大，此时信号源的频率为100kHz，求线圈的品质因数和电感量。
12
解：据题意可知，在频率为100KHz时电路发生串联谐振，则线圈的品质因数为 Q?UC100 ??100U111?25.4mH (6.28?100?103)2?100?10?12 线圈的电感量为 L??02C?第3章 检测题
一、填空题（每空1分）
的组合。
2、三相四线制供电系统中，负载可从电源获取 线电压 和 相电压 两种不同的电压值。其中 线电压 是 相电压 的3倍，且相位上超前与其相对应的 相电压 30?。
3、由发电机绕组首端引出的输电线称为 火线 ，由电源绕组尾端中性点引出的输电线称为 中线（或零线） 。 火线 与 火线 之间的电压是线电压， 火线 与 中线 之间的电压是相电压。电源绕组作 Y 接时，其线电压是相电压的 1.732 倍；电源绕组作 Δ 接时，线电压是相电压的 1 倍。对称三相Y接电路中，中线电流通常为 零 。
4、有一对称三相负载Y接，每相阻抗均为22Ω，功率因数为0.8，测出负载中的电流是10A，那么三相电路的有功功率等于 1760W ；无功功率等于 1320Var ；视在功率等于 2200VA 。假如负载为感性设备，其等效电阻是 17.6Ω ；等效电感量是 42mH 。
5、实际生产和生活中，工厂的一般动力电源电压标准为 380V ；生活照明电源电压的标准一般为 220V ； 36V 伏以下的电压称为安全电压。
6、三相三线制电路中，测量三相有功功率通常采用 二瓦计 法。
7、 有功 功率的单位是瓦特， 无功 功率的单位是乏尔， 视在 功率的单位是伏安。 8、有功功率意味 电能的消耗 ；无功功率意味着 只转换不消耗 。
9、根据一次能源形式的不同，电能生产的主要方式有 火力发电 、 水力发电 、风力发电和 核能发电 等。
10、三相负载的额定电压等于电源线电压时，应作 Δ 形连接，额定电压约等于电源线电压的0.577倍时，三相负载应作 Y 形连接。按照这样的连接原则，两种连接方式下，三相负载上通过的电流和获得的功率 相等 。
1、对称三相交流电是指三个 最大值 相等、 角频率 相同、 相位 上互差120?的三个
二、判别正误题（每小题1分）
1、三相四线制当负载对称时，可改为三相三线制而对负载无影响。 （对） 2、三相负载作Y形连接时，总有Ul?3UP关系成立。 （错） 3、三相用电器正常工作时，加在各相上的端电压等于电源线电压。 （错） 4、三相负载做Y接时，无论负载对称与否，线电流总等于相电流。 （对） 5、三相电源向电路提供的视在功率为：S?SA?SC?SC。 （错） 6、人无论在何种场合，只要所接触电压为36V以下，就是安全的。 （错）
13
7、中线的作用就是使不对称Y接三相负载的端电压保持对称。 （对） 8、三相不对称负载越接近对称，中线上通过的电流就越小。 （对） 9、为保证中线可靠，不能安装保险丝和开关，且中线截面较粗。 （错） 10、电能是一次能源。 （错）
三、选择题（每小题2分）
1、对称三相电路是指（C） A、三相电源对称的电路 B、三相负载对称的电路
C、三相电源和三相负载都是对称的电路
2、三相四线制供电线路，已知作星形连接的三相负载中A相为纯电阻，B相为纯电感，C相为纯电容，通过三相负载的电流均为10安培，则中线电流为（C）
A、30A B、10A C、7.32A
3、在电源对称的三相四线制电路中，若三相负载不对称，则该负载各相电压（B） A、不对称 B、仍然对称 C、不一定对称
4、三相发电机绕组接成三相四线制，测得三个相电压UA＝UB＝UC＝220V，三个线电压UAB＝380V，UBC＝UCA＝220V，这说明（C）
A、A相绕组接反了 B、B相绕组接反了 C、C相绕组接反了。 5、三相对称交流电路的瞬时功率为是（B）
A、一个随时间变化的量
B、一个常量，其值恰好等于有功功率 C、
6、三相四线制中，中线的作用是（C）。
A、保证三相负载对称 B、保证三相功率对称 C、保证三相电压对称 D、保证三相电流对称
四、名词解释（每小题2分）
1、三相交流电源
答：三个幅值相等，频率相同，彼此间具有120o相位差的正弦电源的组合。 2、三相交流电路
答：由三相交流电源供电的交流电路。 3、三相四线制电路
答：有中线的三相交流电路。 4、三相三线制电路
答：无中线的三相交流电路。 5、相电压
答：电源相电压是指三相电源中其中一相的感应电压；三相交流电路中的相电压通常指火线与零线之间的电压。
6、相电流
答：三相交流电路中，流过每相电源或每相负载的电流。
14
7、线电压
答：三相交流电路中，火线与火线之间的电压。 8、线电流
答：三相交流电路中，火线上通过的电流。
五、简答题（每小题5分）
1、某教学楼照明电路发生故障，第二层和第三层楼的所有电灯突然暗淡下来，只有第一层楼的电灯亮度未变，试问这是什么原因？同时发现第三层楼的电灯比第二层楼的还要暗些，这又是什么原因？你能说出此教学楼的照明电路是按何种方式连接的吗？这种连接方式符合照明电路安装原则吗？
答：这个教学楼的照明电路是按三角形连接方式安装的。当第二层和第三层所有电灯突然暗淡下来，而第一层楼电灯亮度未变时，是二层和三层之间的火线断了，二层和三层构成了串联连接，端电压为线电压。第三层楼的灯比第二层楼的灯还亮些，是因为三层楼开的灯少，总灯丝电阻大分压多的缘故。照明电路必须接成Y形三相四线制，显然这种连接方式不符合照明电路安装原则。
2、对称三相负载作Δ接，在火线上串入三个电流表来测量线电流的数值，在线电压380V下，测得各电流表读数均为26A，若AB之间的负载发生断路时，三个电流表的读数各变为多少？当发生A火线断开故障时，各电流表的读数又是多少？
答：若AB之间的负载发生断路时，AB间的一相负载没有电流，A和B火线上串搛的电流表读数等于相电流26/1.732=15A，C火线上串接的电流表读数不变；当A火线断开时，A火线上串接的电流计数等于零，A、C两相构成串联并且与B相负载相并，由于负载对称，所以两支路电流相位相同，其值可以直接相加，即B、C火线上串接的电流的读数为：15+7.5=22.5A。
3、指出图3-15所示电路各表读数。已知V1表的读数为380V。 A A2V A 10Ω V1A1 A2V2N C V1A1A310Ω 10Ω
10Ω 10Ω 10Ω C B B （a）
图3-15
（b）
答：（a）图中：V1表读数380V是线电压，V2表的读数是火线与零线之间的相电压220V，Y接电路中A1表读数是线电流等于A2表读数相电流220/10=22A，A3表读数是中线电流，对称情况下中线电流为零。
（b）图中：由于电路为三角形接法，所以V1表读数=V2表读数380V，A2表读数是相电流380/10=38A，A1表读数是线电流，等于相电流的1.732倍即65.8A。
4、手持电钻、手提电动砂轮机都采用380V交流供电方式。使用时要穿绝缘胶鞋、带绝缘手套工作。既然它整天与人接触，为什么不用安全低压36V供电？
答：虽然上述电动工具整天与人接触，但是由于它们所需动力源的功率较大，因此低电压情况下不易实现电能与机械能之间的转换，因此必须采用动力电压380V。
15
5、楼宇照明电路是不对称三相负载的实例。说明在什么情况下三相灯负载的端电压对称？在什么情况下三相灯负载的端电压不对称？
答：一般楼宇中的三相照明电路通常也是对称安装在三相电路中的，只要使用时保证中线可靠，三相灯负载的端电压总是对称的；如果中线因故断开，三相灯负载又不对称时，各相灯负载的端电压就会有高有低不再对称。
六、计算题
1、一台三相异步电动机，定子绕组按Y接方式与线电压为380伏的三相交流电源相连。测得线电流为6安，总有功功率为3千瓦。试计算各相绕组的等效电阻R和等效感抗XL的数值。（8分）
3000380?0.758 Z??36.7?3?220?6解： 3?6R?36.7?0.758?27.8? XL?36.7?sin(arccos0.758)?23.9?cos??2、已知三相对称负载连接成三角形，接在线电压为220V的三相电源上，火线上通过的电流均为17.3安，三相功率为4.5千瓦。求各相负载的电阻和感抗。（8分）
2203?22?解： 17.33?220?17.3R?22?0.683?15? XL?22?sin(arccos0.683)?16.1?cos???0.683 Z?3、三相对称负载，已知Z＝3＋j4Ω,接于线电压等于380V的三相四线制电源上，试分别计算作星形连接和作三角形连接时的相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率各是多少？（8分）
解：Y接时：UP=220V，I线=IP=220/5=44A，P=17.424KW，Q=23.232KVar，S=29.04KVA Δ接时：UP=380V，IP=380/5=76A，I线=131.6A，P=51.984KW，Q=69.312KVar，S=86.64KVA 4、已知uAB?3802sin(314t?60?)V，试写出uBC、uCA、uA、uB、uC的解析式。（4分） 解：uBC?3802sin(314t?60?)V uCA??3802sin(314t)V 4500uA?2202sin(314t?90?)V uB?2202sin(314t?150?)Vu?2202sin(314t?30?)V C5、三相发电机作Y连接，如果有一相接反，例如C相，设相电压为U，试问三个线电压为多少？画出电压相量图。
解：当Y接三相发电机C相接反时，由相量图分析可知，三个线电压分别为： UAB=1.732U UBC=UCA=U
UAB UA、UCA?UB????30?
UC? ?UC?X C Y 120? ?
UBC 习题5相量图
?UB 16
6、图3.15所示电路中，当K闭合时，各安培表读数均为3.8A。若将K打开，问安培表读数各为多少？并画出两种情况的相量图。
解：三个安培表的读数为三相Δ接负载对称时的线电流数值。由此值可求得相电流数值为
IP?A B C A A A ? ? K Z Z
Z Il3?3.8?2.194A 1.732? 图3.15题6电路
当K打开后，对称三相Δ接负载出现一相开路。此时A和C火线上串联的安培表中通过的电流实际上为一相负载中的相电流，即等于2.194A；而B火线上串联的安培表数值不变，仍为3.8A。
UCA ?ICA ? 30? ?IC ?UCA ? C ICAI? ???IB ?IBC ? ?30? ? 30? IAB ??UAB
?IB ?IBC ? ?30? ? IA IAB ??UAB
IA 习题6三相对称时相量图
UBC ?UBC 习题6三相不对称时相量图
?两种情况下的相量图分别如图所示。
7、已知对称三相电路的线电压为380V（电源端），三角形负载阻抗Z＝（4.5+j14）Ω，端线阻抗Z＝（1.5+j2）Ω。求线电流和负载的相电流，并画出相量图。 解：对称三相电路的计算可归结为一相电路进行。设UAB?380/0?V，则负载端电压为
?UA'B'?380/0??4.5?j1414.7/72.2??380/0??233/-17.8?V 6?j1624/90?由此可计算出相电流为 IAB??UA'B'233/-17.8???15.9/-90?A ZAB14.7/72.2??根据对称电路中相、线电流的关系可得
IA?3IAB/?30??1.732?15.9/-90??30??27.5/-120?A 即电路的线电流为27.5安，负载中通过的相电流为15.9安，画出的电路相量图如图示。
UCA IB ?IBC ?????UC'A'IC 17.8° ?90° UA'B'ICA ?? UAB
?UB'C'30?? ?IAB IA UBC
?? 习题7电路相量图17
8、图3.16所示为三相对称的Y－△三相电路，UAB=380V，Z=27.5＋j47.64Ω，求（1）图中功率表的读数及其代数和有无意义？（2）若开关S打开，再求（1）。
解：① 两功率表的读数分别为
A B C ? ? W1 ??S IP?38027.5?47.6422Z ?6.91A? ?? W2 ? Z Z
Il?3?6.91?12A47.64?60? ??arctg 27.5P1?UABIAcos(??30?)?380?12?0.866?3949WP2?UBCIBcos(??30?)?380?12?0?0W该三相电路的总有功功率为
? ? 图3.16 题8电路
P?3UlIlcos60??1.732?380?12?0.5?3949W?P1?P2 计算结果说明，用二瓦计法测量对称三相电路的功率，两表之和就等于对称三相电路的总有功功率。
② 开关S打开后，出现了一相开路，这时两个瓦特计上的读数分别为
P1?UPIPcos?P?380?6.91?0.5?1313W P2?UPIPcos?P?380?6.91?0.5?1313W
P?P1?P2?1313?1313?2626W两个瓦特计上的读数实际上已为一相负载上所吸收的功率，其代数和为电路消耗的总有功功率。 9、对称三相感性负载接在对称线电压380V上，测得输入线电流为12.1A，输入功率为5.5KW，求功率因数和无功功率？
解：由P?3UlIlcos?p可得功率因数为 cos?p?P3UlIl?5500?0.69 1.732?380?12.1电路的无功功率为
Q?3UlIlsin(arccos0.69) ?1.732?380?12.1?0.724 ?5764var10、图3.17所示为对称三相电路，线电压为380V，相电流IA’B’=2A。求图中功率表的读数。
A B C ? ??W1 A’ ? j?LIA'B' ’ ?B??? W? 2 ? j?Lj?L? ? C’
图3.17 题10电路
18
解：电路中线电流为
IA?3IA'B'?1.732?2?3.464A 因为负载为纯电感，所以电压和电流的相位差角??90?，根据二瓦计测量法的计算公式可得
P1?380?3.464?cos(90??30?)?658WP2?380?3.464?cos(90??30?)??658W
第4章 检测题
一、填空题（每空1分）
1、 暂 态是指从一种 稳 态过渡到另一种 稳 态所经历的过程。
2、换路定律指出：在电路发生换路后的一瞬间， 动态 元件上通过的电流和 动态 元件上的端电压，都应保持换路前一瞬间的原有值不变。
3、换路前，动态元件中已经储有原始能量。换路时，若外激励等于 零 ，仅在动态元件 作用下所引起的电路响应，称为 零输入 响应。
4、只含有一个 动态 元件的电路可以用 一阶常系数线性微分 方程进行描述，因而称作一阶电路。
5、仅由外激励引起的电路响应称为一阶电路的 零状态 响应；只由元件本身的原始能量引起的响应称为一阶电路的 零输入 响应；既有外激励、又有元件原始能量的作用所引起的电路响应叫做一阶电路的 全 响应。
6、一阶RC电路的时间常数τ = RC ；一阶RL电路的时间常数τ = L/R 。时间常数τ的取值决定于电路的 原始能量 和 电路特性 。
7、一阶电路全响应的三要素是指待求响应的 初始 值、 稳态 值和 时间常数 。 8、二阶电路过渡过程的性质取决于电路元件的参数。当电路发生非振荡过程的“过阻尼状态时，R > 2LL；当电路出现振荡过程的“欠阻尼”状态时，R < 2；当电路为临界非振CCL；R=0时，电路出现 等幅 振荡。 C荡过程的“临界阻尼”状态时，R = 29、在电路中，电源的突然接通或断开，电源瞬时值的突然跳变，某一元件的突然接入或被移去等，统称为 换路 。
10、换路定律指出：一阶电路发生换路时，状态变量不能发生跳变。该定律用公式可表示为 uC(0?)?uC(0?) 和 iL(0?)?iL(0?) 。
11、由时间常数计算式可知，RC一阶电路中，C一定时，R值越大过渡过程进行的时间就越 慢 ；RL一阶电路中，L一定时，R值越大过渡过程进行的时间就越 快 。
二、判别正误题（每小题1分）
1、换路定律指出：电感两端的电压是不能发生跃变的，只能连续变化。 （ 错 ） 2、换路定律指出：电容两端的电压是不能发生跃变的，只能连续变化。 （ 对 ）
19
3、单位阶跃函数除了在t =0处不连续，其余都是连续的。 （ 对 ） 4、一阶电路的全响应，等于其稳态分量和暂态分量之和。 （ 错 ） 5、一阶电路中所有的初始值，都要根据换路定律进行求解。 （ 错 ） 6、RL一阶电路的零状态响应，uL按指数规律上升，iL按指数规律衰减。 （ 错 ） 7、RC一阶电路的零状态响应，uC按指数规律上升，iC按指数规律衰减。 （ 对 ） 8、RL一阶电路的零输入响应，uL按指数规律衰减，iL按指数规律衰减。 （ 对 ） 9、RC一阶电路的零输入响应，uC按指数规律上升，iC按指数规律衰减。 （ 错 ） 10、二阶电路出现等幅振荡时必有XL=XC，电路总电流只消耗在电阻上。 （ 错 ）
三、选择题（每小题2分）
1、动态元件的初始储能在电路中产生的零输入响应中（ B ）
A、仅有稳态分量 B、仅有暂态分量 C、既有稳态分量，又有暂态分量 2、在换路瞬间，下列说法中正确的是（ A ）
A、电感电流不能跃变 B、电感电压必然跃变 C、电容电流必然跃变 3、工程上认为R＝25Ω、L=50mH的串联电路中发生暂态过程时将持续（ C ） A、30～50ms B、37.5～62.5ms C、6～10ms
4、图4.22电路换路前已达稳态，在t =0时断开开关S，则该电路（ C ）
R1 ＋ US － S (t=0) R2 图4.22
L
A、电路有储能元件L，因此t =0时必然产生过渡过程 B、电路有储能元件且发生换路，t =0时L上电流必然发生跃变 C、根据换路定律可知，t =0时动态元件L中的电流不会发生变化 5、图4.23所示电路已达稳态，现增大R值，则该电路（ B ）
R ＋ US － 图4.23
C
A、因为发生换路，要产生过渡过程
B、因为电容C的储能值没有变，所以不产生过渡过程 C、因为有储能元件且发生换路，要产生过渡过程
6、图4.24所示电路，在开关S断开之前电路已达稳态，若在t=0时将开关S断开，则电路中L上通过的电流iL(0?)为（ A ）
20
＋ 10mH S (t=0) 5Ω 10V － 10μF
图4.24
A、2A B、0A C、－2A
7、图4.24所示电路中，在开关S断开时，电容C两端的电压为（ A ） A、10V B、0V C、按指数规律增加
四、名词解释（每小题2分）
1、过渡过程
答：过渡过程也称暂态、瞬态，是电路从一种稳定状态到另一种稳定状态的变化过程。 2、稳定状态
答：也称稳态，是电路中的电压或电流稳定不变或呈周期性变化的电路状态。 3、换路定律
答：在换路瞬间，电感元件的电流和电容元件的电压不发生跃变。即：
uC(0+)= uC(0-) iL(0+)= iL(0-)
4、初始值
答：若t=0时换路，在电路换路后最初一瞬间，即t=0+时刻的电压或电流值。 5、稳态值
答：电路在稳态时的电压或电流值。 6、零输入响应
答：电路中无外施激励，仅由动态元件的初始储能引起的响应。 7、零状态响应
答：电路中无动态元件的初始储能，仅由外施激励引起的响应。 8、全响应
答：电路中由外施激励和动态元件的初始储能共同引起的响应。
五、简答题（每小题4分）
1、何谓电路的过渡过程？包含有哪些元件的电路存在过渡过程？
答：电路由一种稳态过程到另一种稳态所经历的物理过程称为过渡过程，也称为“暂态”。含有动态元件的电路发生换路时，一般都会存在过渡过程。
2、什么叫换路？在换路瞬间，电容器上的电压初始值应等于什么？
答：在含有动态元件L和C的电路中，电路的接通、断开、接线的改变或是电路参数、电源的突然变化等，统称为“换路”。根据换路定律，在换路具体问题，电容器上的电压初始值应保持换路前一瞬间的数值不变。
3、在RC充电及放电电路中，怎样确定电容器上的电压初始值？
答：在RC充电及放电电路中，电容器上的电压初始值应根据换路定律求解。 4、“电容器接在直流电源上是没有电流通过的”这句话确切吗？试完整地说明。
答：这句话不确切。未充电的电容器接在直流电源上时，必然要发生过渡过程：充电电流由最
21
大衰减到零。即充电很快结束后，电路中电流为零，此时电容相当于开路。
5、RC充电电路中，电容器两端的电压按照什么规律变化？充电电流又按什么规律变化？RC放电电路呢？
答：RC充电电路中，电容器两端的电压按照指数规律上升，充电电流按照指数规律下降；RC放电电路中，电容器两端的电压按照指数规律下降，充电电流按照指数规律下降。
6、RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数相同吗？其中的R是指某一电阻吗？
答：RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数不同。RC一阶电路的时间常数τ＝RC，RL一阶电路的时间常数τ＝L/R。其中的电阻R均是指动态元件两端的等效电阻。
7、RL一阶电路的零输入响应中，电感两端的电压按照什么规律变化？电感中通过的电流又按什么规律变化？RL一阶电路的零状态响应呢？
答：RL一阶电路的零输入响应中，电感两端的电压按照指数规律下降，电感中通过的电流按指数规律衰减；RL一阶电路的零状态响应中，电感两端的电压按照指数规律下降，电感中通过的电流按指数规律上升。
8、通有电流的RL电路被短接，电流具有怎样的变化规律？ 答：通有电流的RL电路被短接时，电流将按照指数规律衰减到零。
9、试说明在二阶电路中，过渡过程的性质取决于什么因素？
答：在二阶电路中，过渡过程的性质取决于电路参数。当电路发生非振荡过程的“过阻尼状态时，R >2LL；当电路出现振荡过程的“欠阻尼”状态时，R <2；当电路为临界非振荡过程的CCL；R=0时，电路出现等幅振荡。 C“临界阻尼”状态时，R =210、怎样计算RL电路的时间常数？试用物理概念解释：为什么L越大、R越小则时间常数越大？
答：RL电路的时间常数应按照τ＝L/R来计算。过渡过程是由时间常数来决定其快慢的。当R一定时，L值越大，电路中产生自感的能力越大，过渡过程进行的时间就越长；当L一定时，R值越小，则对电流的阻碍作用就越小，过渡过程进行的时间也就越长。
六、计算题
1、图4.22所示各电路已达稳态，开关S在t?0时动作，试求各电路中的各元件电压的初始值。
22
S ＋ － 50V 10Ω ＋ 15V － 10Ω 2H ＋ 2Ω 100V － 3Ω (t=0) S 5Ω
25Ω 3μF 4H （a）
S 100Ω ＋ 100V － iL(0+) (t=0) ＋ uL(0+) － 50Ω （c）
图4.22 计算题1电路
＋ 50V －
50Ω ＋ 24V － （b） S (t=0) ＋ 1μF uC(0+) － 100Ω
（d）
解：（a）图电路：换路前
100?50iL(0?)??3.33A 2?3?10根据换路定律可得：
＋ 100V － － U3Ω 3Ω ＋ ＋ 10Ω U10Ω
－ ＋iL(0＋) UL －
iL(0?)?iL(0?)?3.33A
题1（a）t=0＋等效电路
画出t=0＋时的等效电路如图示。根据t=0＋时的等效电路可求得 10U3???3?10V310100 U10???10? ?33.3V33UL??U3??100?U10???10?100?33.3?56.7V（b）图电路：换路前达稳态时
iL(0?)?0A， uC(0?)?15V
根据换路定律可得：
iL(0?)?iL(0?)?0A－ 5Ω U10Ω
15V ＋ ＋ － U25Ω 25Ω ＋ 10Ω － 15V － ＋ 题1（b）t=0＋等效电路
uC(0?)?uC(0?)?15V
画出t=0＋时的等效电路如图示。根据t=0＋时的等效电路可求得
5U5??15?2.5V 5?25100Ω U25??15?2.5?12.5V（c）图电路：换路前 ＋U100Ω－ 1A ＋ 100V － 100iL(0?)??1A 100根据换路定律可得：
＋ 50Ω U50Ω ＋ － ＋ uL(0＋) 50V － －
题1（c）t=0＋等效电路
23
iL(0?)?iL(0?)?1A
画出t=0＋时的等效电路如图示。根据t=0＋时的等效电路可求得
10050?10050?100VuL(0?)?113?10050100200?V U100??100? 3310050U50??uL(0?)?50??50??V33?1?（d）图电路：换路前
100uC(0?)?24?16V 50?100根据换路定律可得：
＋ 16V － ＋ U100Ω － 100Ω
题1（d）t=0＋等效电路
uC(0?)?uC(0?)?16V
画出t=0＋时的等效电路如图示。根据t=0＋时的等效电路可求得 U100??uC(0?)?16V
2、 图示电路在t?0时开关S闭合，闭合开关之前电路已达稳态。求uC(t)。 解：由题意可知，此电路的暂态过程中不存在独立源，因此是零输入响应电路。首先根据换路前的电路求出电容电压为
uC(0－)=US=126V 根据换路定律可得初始值
uC(0＋)= uC(0－)=126V τ=3×103×100×10-6=0.3s
代入零输入响应公式后可得
uC(t)?126e?3.33tV
3、图示电路在开关S动作之前已达稳态，在t?0时由位置a投向位置b。求过渡过程中的
图4.23 计算题2电路 3KΩ ＋ 126V － S (t=0) 3KΩ ＋
100μF uC(0+)
－
换路后，126V电源及3KΩ电阻被开关短路，因此电路的时间常数
uL(t)和iL(t)。
解：由电路图可知，换路后电路中不再存在独立源，因此该电路也是零输入响应电路。根据换路前的电路可得
＋ 100V － a S b (t=0) 2Ω 4Ω 3Ω 6Ω
iL ＋ 6H uL － 图4.24 计算题3电路
24
iL(0?)?1006100??A (3//6?2)//43?634Ω 2Ω ＋ 3Ω U1 － ＋ － 6Ω U2
iL(0＋) uL(0＋) ＋
－ 计算题3 t=0＋时的电路图
根据换路定律可得 iL(0?)?iL(0?)?100A 3100100?3??6??200V 33?2画出t=0＋时的等效电路如图示。根据t=0＋时的等效电路可求得 uL(0?)??U1?U2??把t=0＋等效电路中的恒流源断开，求戴维南等效电路的入端电阻为 R=[(2＋4)∥6]＋3=6Ω 求得电路的时间常数为 ??L6??1s R6将初始值和时间常数代入零输入响应公式后可得 iL(t)?100?teA， uL(t)??200e?tV 3C R1 R2
S (t=0) 图4.25 计算题4电路
4、在图4.25所示电路中，R1 = R2 =100KΩ，C=1μF，US =3V。开关S闭合前电容元件上原始储能为零，试求开关闭合后0.2秒时电容两端的电压为多少？
解：由于动态元件的原始储能为零，所以此电路是零状态响应电路。此类电路应先求出响应的稳态值和时间常数。电路重新达稳态时，电容处于开路状态，其端电压等于与它相并联的电阻端电阻端电压，即 uC(?)?UR1?3?＋ US － 1?1.5V 2求时间常数的等效电路如图示，可得
C R1 R2
100?103 ??RC??10?6?0.05s 2代入公式后可得
uC(t)?1.5?1.5e?20tV
在开关闭合后0.2秒时电容两端的电压为
计算题4求时间常数的等效电路
uC(0.2)?1.5?1.5e?20?0.2?1.5?0.0275?1.4725V≈1.5V
经过了0.2秒，实际上暂态过程经历了4τ时间，可以认为暂态过程基本结束，因此电容电压十分接近稳态值。
5、在图4.26所示电路中，R1 =6Ω，R2 =2Ω，L=0.2H，US =12V，换路前电路已达稳态。t=0时开关S闭合。求响应iL（t）。并求出电流达到 4.5A时需用的时间。
解：响应iL（t）的初始值、稳态值及时间常数分别为
25
iL(0?)?iL(0?)?L0.2?0.1s ???R212iL(?)??6A212?1.5A6?2 S (t=0) R1 ＋ US － 图4.26 计算题5电路
R2 L
应用三要素法求得响应为 iL(t)?6?4.5e?10tA
电流达到4.5A时所需用的时间根据响应式可求得，即
?4.5?6?4.5e?10t ??10t?ln(6?4.5 )4.56?4.5t?(?0.1)?ln?0.1099s4.5IS R1 6、图4.27所示电路在换路前已达稳态。试求开关S闭合后开关两端的电压uK(t)。
解：根据换路前的电路及换路定律可求出动态元件响应的初始值为
iL(0＋)= iL(0－)=IS， uC(0＋)=uC(0－)=0 画出t=0＋的等效电路如图示。由图可求得 uk(0?)?iL(0?)R2?ISR2 R2L构成的一阶电路部分，时间常数为 ?1?S (t=0) ＋ － uK C R2 L 图4.27 计算题6电路 ＋ － uK(0＋) uC(0＋) R2 IS
L R2计算题.6 t=0＋等效电路
uK在这部分只存在暂态响应，且为 uk'(t)?ISR2e?R2tL 开关左半部分只存在零状态响应而不存在零输入响应，因此只需对电路求出其稳态值与时间常数τ2，即
uk(?)?ISR1 ?2?R1C ?tR1IS R1 ＋ － uK(∞) C uk''(t)?ISR1(1?e)计算题6 t=∞的等效电路
?tR1所以，开关两端电压响应为
uk(t)?uk'(t)?uk''(t)?ISR2e?R2tL?ISR1(1?e)V 7、电路在开关S闭合前已达稳态，试求换路后的全响应uC，并画出它的曲线。 解：根据换路前的电路求uC初始值为
26
画出换路后的等效电路如图示。求稳态值与时间常数τ
u(?)??10?0.5?10??5V C
??RC?1000?00.0000?10.1s全响应为
1mA S (t=0) 10KΩ 10μF 20KΩ 10KΩ ＋ uC － ＋ 10V － e?10tV 画出其曲线如图 uC(t)??5?15示。
题7换路后的等效电路 0.5mA 10μF 10KΩ ＋ uC － ＋ 10V － 图4.28 题7电路
u/V 10 0 τ 3τ 5τ t
题7电容电压全响应波形图
8、图示电路，已知iL(0?)?0，在t?0时开关S打开，试求换路后的零状态响应iL(t)。 解：响应的稳态值为 4 iL(?)?10??4A 4?6时间常数为 ??10A 10Ω S (t=0) 4Ω 3H iL(t) 6Ω
L3??0.3s R4?6图4.29 题8电路
?10t3)A 零状态响应为 iL(t)?4(1?e9、图示电路在换路前已达稳态，t?0时开关S闭合。试求电路响应uC(t)。 解：响应的初始值为 uC(0?)?US 响应的稳态值为 uC(?)?R ＋ US － R ＋ uC － 图4.30 题9电路
S (t=0) R
US 2电路的时间常数
R3R ??(R?)C?C 22UU?全响应为： uC(t)?S?Se3RCV 2210、图示电路在换路前已达稳态，t?0时开关S动作。试求电路响应uC(t)。 解：响应的初始值为 60 uC(0?)?10??6V 40?60
27
2t响应的稳态值为 uC(?)?18?电路的时间常数
S1 S2 (t=0) 60KΩ 40kΩ ＋ 10V － 图4.31 题10电路
60?12V 30?6030?60 ???103?10?5?0.2s 30?60全响应为： uC(t)?12?6e?5tV
＋ F uC ＋ 10μ－ 18V － (t=0) 30KΩ 11、用三要素法求解图4.32所示电路中电压u和电流i的全响应。 解： 对换路前的电路求解电感电流的初始值为
i 2KΩ S (t=0) 15mA 2kΩ 30mH ＋ u －
2i?(15?i)2?30 解得i?0
2KΩ ＋ 30V － iL(0?)?iL(0?)?15mA画出t=0＋的等效电路图，根据电路图可得响应的初始值为
图4.32 题11电路 i(0＋) 2KΩ ＋ u(0＋) －
15mA 题11 t=0＋等效电路 i(∞) ＋ u(∞) －
30?15?152u(0?)??15V11? 2230?15i(0?)??7.5mA2画出t=∞的等效电路图，根据电路图可得响应的稳态值为
2KΩ ＋ 30V － 15mA 2KΩ 30?15u(?)?2?20V111?? 22230?20i(?)??5mA2时间常数为 ??2KΩ ＋ 30V － 2KΩ 15mA 2KΩ 题11 t=∞的等效电路
L0.03??0.01s R2//2?2应用三要素法可得响应为
i(t)?5?2.5e?100tmA u(t)?20?5e?100tV，12、图4.33（a）所示电路中，已知R?5?,L?1H，输入电压波形如图（b）所示，试求电路响应iL(t)。
解：首先对电路求解其单位阶跃响应。
28
1?0.2A5L1 ????0.2s R5s(t)?0.2(1?e?5t)??(t)AiL(?)?写出电源电压的表达式为
uS(t)?3?1(t)?4?1(t?1)?1(t?2)V 将上式代入单位阶跃响应中可得
iL(t)?0.6(1?e?5t)??(t)?0.8[1?e?5(t?1)]??(t?1)?0.2[1?e?5(t?2)]??(t?2)A
第5章 检测题
一、填空题（每空1分）
1、变压器运行中，绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗；交变磁场在铁心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗。其中 铁 损耗又称为不变损耗；铜损耗称为可变损耗。
2、变压器空载电流的 有功 分量很小， 无功 分量很大，因此空载的变压器，其功率因数 很低 ，而且是 感 性的。
3、电压互感器实质上是一个 降压 变压器，在运行中副边绕组不允许 短路 ；电流互感器是一个 升压 变压器，在运行中副绕组不允许 开路 。从安全使用的角度出发，两种互感器在运行中，其 副边 绕组都应可靠接地。
4、变压器是既能变换 电压 、变换 电流 ，又能变换 阻抗 的电气设备。变压器在运行中，只要 端电压的有效值 和 频率 不变，其工作主磁通Φ将基本维持不变。
5、三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值，副边额定电压指 副边线电压 值。 6、变压器空载运行时，其 电流 很小而 铜 耗也很小，所以空载时的总损耗近似等于 变压器的铁 损耗。
7、根据工程上用途的不同，铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料； 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类，其中电机、电器的铁芯通常采用 软 材料制作。
8、自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两大类。其中 非磁性 物质内部无磁畴结构，而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于1。
9、 磁通 经过的路径称为磁路。其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 。
10、发电厂向外输送电能时，应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后输送；分配电能时，需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户。
二、判别正误题（每小题1分）
1、变压器的损耗越大，其效率就越低。 （对） 2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通和铁耗基本不变。 （对） 3、变压器无论带何性质的负载，当负载电流增大时，输出电压必降低。 （错） 4、电流互感器运行中副边不允许开路，否则会感应出高电压而造成事故。 （对） 5、防磁手表的外壳是用铁磁性材料制作的。 （对）
29
6、变压器是只能变换交流电，不能变换直流电。 （对） 7、电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。 （对） 8、自耦变压器由于原副边有电的联系，所以不能作为安全变压器使用。 （对） 9、无论何种物质，内部都存在磁畴结构。 （错） 10、磁场强度H的大小不仅与励磁电流有关，还与介质的磁导率有关。 （错）
三、选择题（每小题2分）
1、变压器若带感性负载，从轻载到满载，其输出电压将会（B）
A、升高； B、降低； C、不变。 2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通将（C）
A、增大； B、减小； C、基本不变。
3、电压互感器实际上是降压变压器，其原、副方匝数及导线截面情况是（A）
A、原方匝数多，导线截面小； B、副方匝数多，导线截面小 。 4、自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是（B）
A、公共部分电流太小； B、原副边有电的联系； C、原副边有磁的联系。 5、决定电流互感器原边电流大小的因素是 （D）
A、副边电流； B、副边所接负载； C、变流比； D、被测电路。 6、若电源电压高于额定电压，则变压器空载电流和铁耗比原来的数值将（B）
A、减少 B、增大 C、不变 7、铁磁性物质的磁导率（ D ）。
A、μr>1 Bμr=1 C、μr<1 D、μr>>1 8、变压器原、副边的电流和原、副边线圈匝数（ B ）。
A、成正比 B、成反比 C、无关 D、可能成正比，也可能成反比 9、一台变压器U1=220V，N1=100匝，N2=50匝，则U2=（ A ）V。
A、110 B、440 C、220 D、50 10、变压器的额定容量SN表示（ A ）。
A、输入的视在功率 B、输出的视在功率 C、输入的有功功率 D、输出的有功功率 11、交流铁心线圈的主磁通与电源电压（ A ）。
A、成正比 B、成反比 C、无关 D、相等 12、变压器副边负载增加时，变压器的铁耗（ C ）。
A、增大 B、减少 C、不变 D、可能增加也可能减少
四、名词解释（每小题2分）
1、磁路
答：磁通所经过的路径。实质上磁路就是人为的集中的强磁场。 2、相对磁导率
答：物质磁导率和真空磁导率的比值。相对磁导率的数值大小说明了一种物质的导磁能力，相对磁导率无量纲。
3、磁畴
30
答：在铁磁材料内部存在体积约为10-9cm3的许许多多小磁性区域，这些天然的小磁性区域叫磁．畴。因为只有铁磁物质才具有磁畴结构，所以才具有高导磁性。 ．
4、磁滞损耗
答：铁磁材料在反复交变的磁化过程中，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变来回翻转，在翻转的过程中，磁畴间相互摩擦而引起的能量损耗称为磁滞损耗。
5、涡流
答：当穿过铁心中的磁通发生变化时，在铁芯中将产生感应电压和感应电流。这种感应电流在垂直于磁力线的平面内，呈旋涡状，称之为涡流。
6、软磁材料
答：易磁化、易去磁，磁滞回线包围的面积窄小的铁磁性材料。软磁材料适用于制作各种电机电器的铁心。
7、硬磁材料
答：不易磁化，但一经磁化又不易去磁，磁滞回线包围的面积宽大的铁磁材料。硬磁材料适用于制作各种人造磁体。
五、简答题（每小题3分）
1、变压器的负载增加时，其原绕组中电流怎样变化？铁芯中工作主磁通怎样变化？输出电压是否一定要降低？
答：变压器负载增加时，原绕组中的电流将随着负载的增加而增大，铁芯中的工作主磁通基本保持不变，输出电压随着负载的增加而下降。
2、若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应如何适当调整？若负载不变会引起什么后果？
答：若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应向下调整，以适应电源电压的变化。若负载不变，就会引起线路上过流现象，严重时会损坏设备。
3、变压器能否改变直流电压？为什么？
答：变压器是依据互感原理工作的，直流下不会引起互感现象，因此不能改变直流电压。 4、铁磁性材料具有哪些磁性能？
答：铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、剩磁性和磁滞性。 5、你能说出硬磁性材料的特点吗？
答：硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大，因此剩磁多、矫顽磁力大，不易磁化，一经磁化又不易去磁，一般用来制做各种人造的永久磁体。
6、为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片？制做电机电器的芯子能否用整块铁芯或不用铁心？
答：铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率。制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的。因为，用整块铁芯或不用铁芯造成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求。选用硅钢片叠压制成铁芯主要是为了小电流获得强磁场的要求，同时最大程度地限制了涡流损耗。
7、具有铁芯的线圈电阻为R，加直流电压U时，线圈中通过的电流I为何值？若铁芯有气隙，当气隙增大时电流和磁通哪个改变？为什么？若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，线圈中电流
31
和磁路中磁通又是哪个变化？为什么？
答：具有铁芯的线圈电阻为R，加直流电压U时，线圈中通过的电流I=U/R；若铁芯有气隙，当气隙增大时电流不变，根据磁路欧姆定律可知，磁通减小。若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，根据主磁通原理可知，磁路中磁通不发生变化，根据磁路欧姆定律，线圈中电流大大增加。
六、计算题
1、一台容量为20KVA的照明变压器，它的电压为6600V/220V，问它能够正常供应220V、40W的白炽灯多少盏？能供给cos??0.6、电压为220V、功率40W的日光灯多少盏？（10分）
解：能够正常供应220V、40W的白炽灯数为：20000÷40=500盏； 能供给cos??0.6、220V、40W的日光灯数为：20000×0.6÷40=300盏
2、已知输出变压器的变比k=10，副边所接负载电阻为8Ω，原边信号源电压为10V，内阻R0=200Ω，求负载上获得的功率。（8分）
uS/V R ＋ uS － iL(t) ＋ L uL(t) －
（a）
图4.33 题12电路及电源电压波形图
3 0 －1 1 2 （b）
t/s
解：Z1r=102×8=800 I1=10/(800+200)=0.01A I2=I1×10=0.1A P=0.12×8=0.08W 3、一台单相变压器，SN=50kVA，U1N/U2N =10 kV/400V，求原、副边的额定电流I1N/I2N。 解：I1N＝SN/ U1N＝50/10＝5A I2N＝SN/ U2N＝50/0.4＝125A
4、一台三相变压器，原、副边都为Y形联接，SN=180kVA，U1N/U2N =10000/400V，铁心截面积S=160cm2，铁心最大磁密Bm=1.445T，求N1、N2。
解：Фm=BS=1.445T×160cm×104=0.02312Wb U1N/U2N =10000 /400V=25
2
N2=U2P/4.44fФm=(400/1.732)/(4.44×50×0.02312)=231/5.13264=45匝 N1= N2×25＝45×25＝1125匝
5、 一台单相变压器U1N/U2N =220V/36V，铁心的最大磁密Bm=0.96T，截面积S＝13cm2，求N1、N2。
解：U1N/U2N =220 /36≈6.1 Фm=BS=0.96T×13cm×104=0.001248Wb
2
N1=U1N/4.44fФm=220/(4.44×50×0.001248)=220/0.277056=794匝 N2= N1/6.1＝794/6.1＝130匝
6、一台三相变压器，原边为Y形联接、副边为Δ形联接，SN=5000kVA，U1N/U2N=100kV/6kV,求原、副边的额定电流I1N、I2N。
解：I1N= SN/(1.732 U1N) =5000/1.732×100≈28.9A I2N= SN/(1.732 U2N) =5000/1.732×6≈481A
7、一台单相变压器SN=10kVA，U1N/U2N =3300/220V，在副边接60W、220V的白炽灯，如果变压器在额定状态下运行，可接多少盏？原副边额定电流是多少？
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解：I1N= SN/ U1N=10000/3300≈3.03A I2N= SN/ U2N=10000/220≈45.45A I灯=60/220＝0.2727A I2N / I灯=45.45/0.2727≈167盏
8、为了安全，机床上照明电灯用的电压是36V，这个电压是把220V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1100匝，副线圈是多少匝？用这台变压器给40W的电灯供电，如果不考虑变压器本身的损耗，原、副线圈的电流各是多少？
解：220/36≈6.1 N2＝1100/6.1≈180匝
I2＝40/36≈1.11A I1＝I2/6.1＝1.11/6.1≈0.182A
9、阻抗为8Ω的扬声器，通过一台变压器，接到信号源电路上，使阻抗完全匹配，设变压器原线圈匝数N1＝500匝，副线圈匝数N2＝100匝，求变压器原边输入阻抗？
解：Z1r?kz2?2500?8?200? 100 第6章 检测题
一、填空题（每空1分）
1、根据工作电源的类型，电动机一般可分为 直流 电动机和 交流 电动机两大类；根据工作原理的不同，交流电动机可分为 同步 电动机和 异步 电动机两大类。
2、异步电动机根据转子结构的不同可分为 鼠笼 式和 绕线 式两大类。它们的工作原理 相同 。 鼠笼 式电机调速性能较差， 绕线 式电机调速性能较好。
3、三相异步电动机主要由 定子 和 转子 两大部分组成。电机的铁心是由相互绝缘的 硅钢 片叠压制成。电动机的定子绕组可以联接成 星形 或 三角形 两种方式。
4、分析异步电动机运行性能时，接触到的三个重要转矩分别是 额定电磁 转矩、 最大电磁 转矩和 起动电磁 转矩。其中 最大电磁 转矩反映了电动机的过载能力。
5、旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的 相序 有关。异步电动机的转动方向与 定子旋转磁场 的方向相同。旋转磁场的转速决定于电动机的 极对数和电源频率 。
6、转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。转子转速越接近磁场转速，则转差率越 小 。对应于最大转矩处的转差率称为 临界 转差率。
7、若将额定频率为60Hz的三相异步电动机，接在频率为50Hz的电源上使用，电动机的转速将会 大于 额定转速。改变 频率 或 电机极对数 可改变旋转磁场的转速。
8、电动机常用的两种降压起动方法是Y-Δ降压 起动和 自耦补偿降压 起动。
9、三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的 定子绕组为三相 ，鼠笼式是指电动机的 转子结构是鼠笼型 ，异步指电动机的 转速与旋转磁场转速不同步 。
10、降压起动是指利用起动设备将电压适当降低 后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机达到一定的转速后，再使其恢复到 额定值 下正常运行。
11、异步电动机的调速可以用改变 极对数 、 电源频率 和 改变转差率 三种方法来实现。其中 变频 调速是发展方向。
12、直流电动机主要由 定子 和 转子 两大部分构成。 定子 是直流电机的静止部分，主要由 机座 、 主磁极 、 换向极 和 电刷装置 四部分组成；旋转部分则由 转轴 、 电枢铁心 、 电枢绕组 和 换向器 四部分组成。
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13、直流电动机按照励磁方式的不同可分为 并励 电动机、 他励 电动机、 串励 电动机和 复励 电动机四种类型。其中 并励 电动机和 他励 电动机的机械特性较硬； 串励 电动机的机械特性较软； 复励 电动机的机械特性介于上述两种电动机之间。
14、直流电动机的额定数据通常包括额定 电压 、额定 电流 、额定 功率 、额定 转速 和额定 工作方式 等。
15、直流电动机的机械特性是指电动机的 转速 与 电磁转矩 之间的关系。
16、直流电动机的起动方法有 直接 起动、 电枢回路串电阻 起动和 降压 起动三种。直流电动机要求起动电流为额定电流的 1.5～2.5 倍。直流电机通常采用改变 电枢电流 的方向来达到电动机反转的目的。
17、直流电动机的调速方法一般有 变电压 调速、 变励磁 调速和 电枢绕组串电阻 调速，这几种方法都可以达到 平滑的无级 调速性能。
18、直流电机常见的故障有 换向 故障和 环火 故障。
19、步进电机通常可分为 永磁 式、 反应 式和 混合 式三种类型。
20、伺服 电动机的作用是将电信号转换成轴上的角位移或角速度。直流伺服电机可分为 永磁 式和 电磁 式两种类型。
二、判别正误题（每小题1分）
1、当加在定子绕组上的电压降低时，将引起转速下降，电流减小。 （错） 2、电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，因此电压越高电磁转矩越大。（错） 3、起动电流会随着转速的升高而逐渐减小，最后达到稳定值。 （对） 4、异步机转子电路的频率随转速而改变，转速越高，则频率越高。 （错） 5、电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率。 （对） 6、电动机的转速与磁极对数有关，磁极对数越多转速越高。 （错） 7、鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同。 （错） 8、三相异步机在空载下启动，启动电流小，在满载下启动，启动电流大。 （对） 9、三相异步电动机在满载和空载下起动时，起动电流是一样的。 （错） 10、单相异步机的磁场是脉振磁场，因此不能自行起动。 （对） 11、不论直流发电机还是直流电动机，其换向极绕组都应与主磁极绕组串联。（ 错 ） 12、直流电动机中换向器的作用是构成电枢回路的通路。 （ 错 ） 13、并励机和他励机的机械特性都属于硬特性。 （ 对 ） 14、直流电动机的调速性能较交流电动机的调速性能平滑。 （ 对 ） 15、直流电动机的直接起动电流和交流电动机一样，都是额定值的4～7倍。 （ 错 ） 16、直流电机的电气制动包括能耗制动、反接制动和回馈制动三种方法。 （ 对 ） 17、串励机和并励机一样，可以空载起动或轻载起动。 （ 错 ） 18、直流电机绕组过热的主要原因是通风散热不良、过载或匝间短路。 （ 对 ） 19、一般中、小型直流电动机都可以采用直接起动方法。 （ 错 ） 20、调速就是使电动机的速度发生变化，因此调速和速度改变概念相同。 （ 错 ）
三、选择题（每小题2分）
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1、电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差（B）
A、60°电角度； B、120°电角度； C、180°电角度； D、360°电角度。 2、工作原理不同的两种交流电动机是（ B ）。
A、鼠笼式异步机和绕线式异步机 B、异步电动机和同步电动机 3、 绕线式三相异步机转子上的三个滑环和电刷的功用是（ C ）。 A、联接三相电源 B、通入励磁电流 C、短接转子绕组或接入起动、调速电阻
4、三相鼠笼式异步机在空载和满载两种情况下的起动电流的关系是（ A ）。 A、满载起动电流较大 B、空载起动电流较大 C、二者相同 5、三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流（ C ）有关。 A、大小； B、方向； C、相序； D、频率。 6、三相异步电动机旋转磁场的转速与（ C ）有关。 A、负载大小； B、定子绕组上电压大小； C、电源频率； D、三相转子绕组所串电阻的大小。 7、三相异步电动机的电磁转矩与（ B ） A、电压成正比； B、电压平方成正比； C、电压成反比； D、电压平方成反比。 8、三相异步电动机的起动电流与起动时的（ B ） A、电压成正比； B、电压平方成正比； C、电压成反比； D、电压平方成反比。 9、能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时（ D ）
A、给转子绕组中通入交流电； B、给转子绕组中通入直流电； C、给定子绕组中通入交流电； D、给定子绕组中通入直流电。 10、在起重设备中常选用（ B ）异步电动机。 A、鼠笼式 B、绕线式 C、单相 11、按励磁方式分类，直流电动机可分为（ C ）种。 A、2 B、3 C、4 D、5 12、直流电机主磁极的作用是（ B ）。
A、产生换向磁场 B、产生主磁场 C、削弱主磁场 D、削弱电枢磁场 13、测速发电机在自动控制系统和计算装置中，常作为（ A ）元件使用。 A、校正 B、控制 C、放大 D、电源
14、按定子磁极的励磁方式来分，直流测速发电机可分为（ C ）两大类。 A、有槽电枢和无槽电枢 B、同步和异步 C、永磁式和电磁式 D、空心杯形转子和同步 15、直流伺服电动机实质上就是一台（ A ）直流电动机。 A、他励式 B、串励式 C、并励式 D、复励式 16、直流伺服电动机的结构原理与一般（ B ）基本相同。 A、直流发电机 B、直流电动机
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C、同步电动机 D、异步电动机 17、直流电动机中机械特性较软的是（ B ） A、并励直流电动机 B、串励直流电动机 C、他励直流电动机 D、复励直流电动机 18、使用中不能空载或轻载的电动机是（ B ） A、并励直流电动机 B、串励直流电动机 C、他励直流电动机 D、复励直流电动机 19、起重机制动的方法是（ C ）
A、能耗制动 B、反接制动 C、回馈制动 20、不属于直流电动机定子部分的器件是（ C ）。
A、机座 B、主磁极 C、换向器 D、电刷装置
四、简答题（每小题4分）
1、三相异步电动机在一定负载下运行，当电源电压因故降低时，电动机的转矩、电流及转速将如何变化？
答：当电源电压因故降低时，T=TL的平衡被打破，转速下降，转差率上升，导致转子电流增大、定子电流增大，增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要，重新平衡时，转速将重新稳定，只是转速较前低些。
2、三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关？三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下
降过多，往往会使电动机发热，甚至烧毁，试说明原因。
答：三相异步电动机的电磁转矩T＝KTΦI2 cosφ2，由公式可看出，T与每极下工作主磁通的大小
及转子电流的有功分量有关。当三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下降过多时，导致电磁转矩严重下降，电动机转速下降甚至停转，从而造成转差率大大上升，其结果使电动机的转子电流、定子电流都大幅增加，造成电动机过热甚至烧毁。
3、有的三相异步电动机有380/220V两种额定电压，定子绕组可以接成星形或者三角形，试问何时采用星形接法？何时采用三角形接法？
答：三相异步电动机额定电压有380/220V两种时，说明它在380V线电压情况下定子绕组要接成Y形，在220V线电压情况下定子绕组要接成Δ形，即同一台电动机无论在哪种额定电压下，其每相绕组上的额定电压应保持相同。
4、在电源电压不变的情况下，如果将三角形接法的电动机误接成星形，或者将星形接法的电动机误接成三角形，将分别出现什么情况？
答：如果将Δ接的电动机误接成Y形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流只有额定值的0.577倍，线电流只有额定值的1/3，电动机将不能正常工作；如果将Y接的电动机误接成Δ形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流则是额定值的1.732倍，线电流是额定值的3倍，因此电动机将会因过电流而烧毁。
5、如何改变单相异步电动机的旋转方向？
答：若要改变单相异步电动机的旋转方向，只需将起动绕组和工作绕组的位置变换一下即可。 6、当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定电压，转子能否转动起来？为什么？
答：当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定
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电压，转子也不能转动。因为，此时转子电路处开路状态，不能感应电流，也不能成为载流导体而受力转动。
7、直流电动机中换向器的作用是什么？将换向器改成滑环后，电动机还能旋转吗？
答：直流电动机中换向器的作用是把通入电枢绕组的直流电变换成交流电，如果将换向器改成滑环后，直流电不再能转换成交流电，致使两磁极处导体受力方向频频改变，电动机无法正常旋转。
8、试述如何改变直流并励电动机的旋转方向？
答：要改变并励电动机的旋转方向，必须改变电磁转矩的方向，由T?CT?Ia可知，电磁转矩
的方向由主磁通和电枢电流共同决定，只要其中任意一项改变方向，都能使电磁转矩反向，电动机反转。但是由于并励电动机的励磁绕组电感较大，换接时会产生很高的自感电压，造成操作的极不安全。因此在实际使用中通常采用的方法是改变电枢电流达到反转目的。
9、他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，电枢电流将如何变化？
答：他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，则磁场削弱，造成电枢所受电磁力减小，由此电枢转速下降，转速下降电枢导体切割磁场速度下降，电枢内反电动势减小，则致使转子电流上升。
10、试述换向产生火花的原因有几类？
答：换向产生火花的原因通常可分为三类：电磁原因、机械原因和负载与环境原因。
五、计算题
1、已知某三相异步电动机在额定状态下运行，其转速为1430r/min，电源频率为50Hz。求：电动机的磁极对数p、额定运行时的转差率SN、转子电路频率f2和转差速度Δn。
（8分）
解：电动机的额定转速总是接近同步转速的，因此判断此电机的n0=1500r/min，所以可求得极对数p=2，额定运行时的转差率SN=(1500-1430)/1500≈0.047，转子电路的频率f2=sf1=0.047×50≈2.33Hz，转差速度Δn=1500-1430=70r/min。
2、某4.5KW三相异步电动机的额定电压为380V，额定转速为950r/min，过载系数为1.6。求（1）TN、TM；（2）当电压下降至300V时，能否带额定负载运行？（8分）
解：（1）TN=9550×4.5/950≈45.2N·m TM= TNλ=45.2×1.6≈72.4 N·m
（2）当电压下降至300V时，300/380=78.9%UN，电机的电磁转矩与电压的平方成正比，此时电动机产生的最大电磁转矩TM=72.4×0.7892≈45.1N·m 3、一台三相异步电动机，铭牌数据为：Y联接，PN=2.2KW，UN=380V，nN=2970r/min，ηN=82%， cosφN=0.83。试求此电动机的额定电流、额定输入功率和额定转矩。（10分） 解：额定输入功率：P1N?PN?N?2.2?2.68KW 0.822.2?103??4.03A 1.732?380?0.83 额定电流： IN?PN3UNcos?N 额定转矩： TN?9550PN2.2?9550?7.07N?m nN297037 4、一台Z373直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=17kW，UN=440V，IN=46A，nN=1000r/min。试求额定状态下该直流电机的额定输入电功率P1N、额定效率ηN和额定电磁转矩TN。 （8分） 解：额定输入电功率： P1N?UNIN?440?46?20.24KW 额定效率： ?N?PNP1N?1720.24?0.84 额定电磁转矩： TN?9550PN17?9550?162N?m nN10005、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=40kW，UN=220V，IN=208A，nN=1500r/min，Ra=0.1Ω，Rf=25Ω。试求额定状态下该直流电机的额定效率ηN，总损耗P0，反电动势Ea。（8分） 解：额定输入电功率： P1N?UNIN?220?208?45.76KW 额定效率： ?N?PNP1N?4045.76?0.87 总损耗： P0?P1N?PN?45.76?40?5.76KW If?UNRf?22025?8.8A 反电动势： Ia?IN?If?208?8.8?199.2AEa?UN?IaRa?220?199.2?0.1?200V6、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1000r/min，IN=41.3A，Ra=0.15Ω，Rf=42Ω。保持额定电压和额定转矩不变，试求： ①电枢回路串入R=0.4Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。（12分） 解：①电枢回路串入0.4Ω电阻时： 电枢电流： If?UNRf?22042?5.24A Ia?IN?If?41.3?5.24?36.06A电枢反电动势： EaN?UN?IaRa?220?36.06?0.15?215VEa?UN?IaRa?220?36.06?(0.15?0.4)?200V 电动机常数： Ce??电动机转速： n? EaNnN?215?0.215 1000Ea200??930r/min Ce?0.215 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时， 38 电枢电流： If?UNRf?220(42?10)?4.23A Ia?IN?If?41.3?4.23?37.07A电枢反电动势： Ea?UN?IaRa?220?37.07?0.15?214V 电动机转速： n?Ea214??995r/min Ce?0.2157、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=50A，nN=1500r/min，Ra=0.25Ω。在负载转矩不变的条件下，如果用降压调速的方法将转速下降20%，电枢电压应降到多少？（7分） 解：下降后的转速为： n?1500?0.2?1200r/min 负载转矩不变，意味着电磁转矩不能变，因此， TN?9550PN10?9550?63.7N?m nN15009550?63.7?1200/9550?8KW 此时电路输出功率： P2?TN?n负载不变，轴上输入电流应不变，因此电源电压为： U?P2/IN?8000/50?160V 第7章 检测题 一、填空题（每空1分） 1、低压电器按照它的职能不同可分为 控制电器 和 保护电器 两类。由此可知，交流接触器属于 控制 类电器，熔断器属于 保护 类电器。 2、接触器是由 电磁系统 和 触头系统 两个主要部分组成，利用电磁铁的 吸引力 而动作。接触器还具有 欠压和失压 保护功能。交流接触器的 主 触头额定电流较大，可以用来 接通和断开 大电流的主电路； 辅助 触头的额定电流较小，一般为 5A 。 3、热继电器是利用电流的 热 效应而动作的。它的发热元件应串接于电动机的 主 回路中，其常闭触点应串接在 控制的小电流 回路中。热继电器的整定电流值是指热继电器 长期工作 而不动作时的 最大 电流值。 4、熔断器应 串 接于被保护的电路中，当电流发生 短路 或 严重过载 故障时，由于 电流 过大，熔件 过热 而自行熔断，从而将故障电路切断，起到保护作用。 5、自动空气开关又称 断路器 。其热脱扣器作 过载 保护用，电磁脱扣机构作 短路 保护用，欠电压脱扣器作 失压 保护用。有些自动空气开关还具有 漏电 保护功能。 6、控制按钮在电路图中的文字符号是 SB ；行程开关在电气控制图中的文字符号是 SQ ；时间继电器在电气控制图中的文字符号是 KT 。 7、气囊式时间继电器要调整其延时时间可改变 进气口 的大小，进气快则 延时时间短 ，反之则 延时时间长 。 39 8、电动机的正反转控制电路，其实就是 正转控制 与 反转控制 电路的组合。但在任何时候只允许其中一组电路工作，因此必须进行 互锁 ，以防止电源 短路 。 9、行程开关既可以用来控制工作台的 行程 长度，又可作为工作台的 极限 位置保护。 10、多地控制线路的特点是：起动按钮应 并联 在一起，停止按钮应 串联 在一起。 11、在交流 1000 V及以下，直流 1200 V及以下工作的电器称为低压电器。 12、安装刀开关时，夹座应和 进 线相连接，触刀应和 出 线相连接，闸刀手柄向上应为 合闸 状态。 13、组合开关多用于机床电气控制系统中作 电源 开关用，通常是不带负载操作的，但也能用来 接通 和 分断 小电流的电路。 14、瓷插式熔断器熔丝熔断后，可更换 熔丝 投入使用。螺旋式熔断器熔丝熔断后应更换 熔断器 ，而不能只更换熔丝。管式熔断器熔片熔断后，除更换熔片外，有时还要更换 熔断器片的封闭管 。 15、20A以上的交流接触器通常都装有灭弧罩，用它来迅速熄灭 主触头断开 时所产生的 电弧 ，以防止 触头烧坏 ，并使接触器的分断时间 缩短 。 二、判别正误题（每小题1分） 1、交流接触器通电后如果铁心吸合受阻，将导致线圈烧毁。 （ 对 ） 2、接触器铁心端面嵌有短路铜环的目的是保证动、静铁心吸合严密，减小振动与噪声。（ 对 ） 3、自动空气开关又称为低压断路器。 （ 对 ） 4、只要外加电压不变化，交流电磁铁的吸力在吸合前、后是不变的。 （ 错 ） 5、两个相同的交流接触器的线圈串联时，接触器能正常使用。 （ 错 ） 6、一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。（ 错 ） 7、时间继电器也有不能延时、立即动作的触头。 （ 对 ） 8、两个相同的交流接触器的线圈并联时，接触器能正常使用。 （ 对 ） 9、行程开关、限位开关、终端开关是同一种开关。 （ 对 ） 10、交流接触器加上50%的额定电压（380V），衔铁应可靠地吸合。 （ 错 ） 三、选择题（每小题2分） 1、刀开关的文字符号是（ B ） A、SB B、QS C、FU 2、自动空气开关的热脱扣器用作（ A ） A、过载保护 B、断路保护 C、短路保护 D、失压保护 3、交流接触器线圈电压过低将导致（ B ） A、线圈电流显著增大 B、线圈电流显著减小 C、铁心涡流显著增大 D、铁心涡流显著减小 4、自锁环节的功能是保证电动机控制系统（ C ）。 A、有点动功能 B、有定时控制功能 C、起动后连续运行功能 5、自锁环节应将接触器的（ A ）触点并联于起动按钮两端。 A、辅助常开 B、辅助常闭 C、主触点 40 6、当两个接触器形成互锁时，应将其中一个接触器的（ B ）触点串进另一个接触器的控制回路中。 A、辅助常开 B、辅助常闭 C、辅助常开和辅助常闭均可 7、下列电器哪一种不是自动电器。 （ A ） A、组合开关 B、直流接触器 C、热继电器 8、 接触器的常态是指（ C ） A、线圈未通电情况 B、线圈带电情况 C、触头断开时 D、触头动作时 9、由接触器、按钮等构成的电动机直接启动控制回路中，如漏接自锁环节，其后果是（ B ） A、电动机无法启动 B、电动机只能点动 C、电动机启动正常，但无法停机 D、电机无法停止 10、下列电器不能用来通断主电路的是（ D ） A、接触器 B、自动空气开关 C、刀开关 D、热继电器 11、熔断器的额定电流与熔体的额定电流（ B ） A、是一回事 B、不是一回事 C、不清楚 12、在延时精度要求不高、电源电压波动较大的场合，应选用（ A ） A、空气阻尼式时间继电器 B、晶体管式时间继电器 C、电动式时间继电器 D、上述三种都不合适 13、通电延时型时间继电器，它的动作情况是（ A ） A、线圈通电时触点延时动作，断电时触点瞬时动作 B、线圈通电时触点瞬时动作，断电时触点延时动作 C、线圈通电时触点不动作，断电时触点瞬时动作 D、线圈通电时触点不动作，断电时触点延时动作 14、行程开关的符号为（ C ） A、SK B、SB C、SQ D、ST 四、名词解释（每小题2分） 1、低压电器 答：控制电器以交流1000V、直流1200V为界，低于此数值的称为低压电器。 2、高压电器 答：凡高于1200V、直流1500V的电器设备，称为高压电器。 五、简答题（每小题3分） 1、在电动机控制线路中，已装有接触器，为什么还要装电源开关？它们的作用有何不同？ 答：电源开关如闸刀开关、铁壳开关、自动空气开关一般不适宜用来频繁操作和远距离控制， 而一般的电动机控制都有这方面的要求。交流接触器适用于频繁地遥控接通或断开交流主电路，它具有一般电源所不能实现的遥控功能，并具有操作频率高、工作可靠和性能稳定等优点。但交流接触器保护功能较差，不具备过载、短路等保护功能，而这些功能又是通常电动机控制回路所必须的。一般电源开关，特别是自动空气开关，它的保护机构完善齐全，能对电动机进行有效保护。所以需由两者配合使用才能做到控制灵活、保护齐备。 2、试述交流接触器的结构组成与各部分功能。 41 答：交流接触器由电磁系统和触头系统构成，电磁系统包括铁心、衔铁和线圈；触头系统包括三对主触头、两对辅助常开触头和两对辅助常闭触头。线圈接在控制回路中，线圈通电，铁心和衔铁吸合；常开触头闭合、常闭触头打开；线圈失电，衔铁释放，触头复位。 3、试述低压熔断器的选用原则。 答：选择熔断器主要是选择熔体的额定电流。选用的原则如下： ①一般照明线路：熔体额定电流≥负载工作电流； ②单台电动机：熔体额定电流≥（1.5～2.5）倍电动机额定电流；但对不经常起动而且起动时间不长的电动机系数可选得小一些，主要以起动时熔体不熔断为准； ③多台电动机：熔体额定电流≥（1.5～2.5）倍最大电机IN＋其余电动机IN。 4、接触器除具有接通和断开电路的功能外，还具有什么保护功能？ 答：接触器除具有接通和断开电路的功能外，还具有失压和欠压保护功能。 5、在电动机控制接线中，主电路中装有熔断器，为什么还要加装热继电器？它们各起何作用，能否互相代替？而在电热及照明线路中，为什么只装熔断器而不装热继电器？ 答：熔断器在电气线路中主要起短路保护和严重过载保护作用，而热继电器主要用于过载保 护。两者不能互为代用，但可以互为补充。如果用熔断器作电动机的过载保护，为了防止电动机在启动过程中熔断器熔断，熔断器熔体的额定电流一般应取电动机额定电流的2.5～3倍，这样即使电动机长时间过负荷50%，熔断器也不会熔断，而电动机可能因长时间过负荷而烧坏。所以不能用熔断器作过负载保护。而热继电器是利用电流的热效应来工作的，由于热惯性的影响，尽管发生短路时电流很大，也不可能使热继电器立即动作，这样就延长了短路故障的影响时间，对供电系统及用电设备会造成危害。所以也不能用热继电器作为短路保护。 对于电热及照明设备，由于负载的性质不同于电动机的拖动负载，一般来说，它们不会出现过负载现象，所以，一般不装热继电器，而只装熔断器，主要起短路保护作用。 6、如何正确选用按钮？ 答：按钮的选用主要根据以下方面： （1） 根据使用场合，选择按钮的型号和型式。 （2）按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。 （3）按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。 （4）按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。 （5）带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用 寿命。 7、行程开关的触头动作方式有哪几种？各有什么特点？ 答：行程开关的触头动作方式有蠕动型和瞬动型两种。 蠕动型的触头结构与按钮相似，这种行程开关的结构简单，价格便宜，但触头的分合速度取决于生产机械挡铁的移动速度，易产生电弧灼伤触头，减少触头的使用寿命，也影响动作的可靠性及行程的控制精度。 瞬动型触头具有快速换接动作机构，触头的动作速度与挡铁的移动速度无关，性能优于蠕动型。 8、什么是接近开关？它有什么特点？ 42 答：接近开关又称无触点位置开关，是一种与运动部件无机械接触而能操作的位置开关。当运 动的物体靠近开关到一定位置时，开关发出信号，达到行程控制、计数及自动控制的作用。 与行程开关相比，接近开关具有定位精度高、工作可靠、寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境等优点。但接近开关在使用时，一般需要有触点继电器作为输出器。 9、气囊式时间继电器有何优缺点？ 答：气囊式时间继电器的优点是∶延时范围较大（0.4～180s），且不受电压和频率波动的影响；可以做成通电和断电两种延时形式；结构简单、寿命长、价格低。其缺点是：延时误差大，难以精确的整定延时时间，且延时值易受周围环境温度、灰尘的影响。因此，对延时精度要求较高的场合不宜使用。 六、分析设计题 1、图7.18所示各控制电路中存在哪些错误？会造成什么后果？试分析并改正。（8分） SB KM KM SB1 SB2 KM KM （b） （a） 图7.18 检测题7.3.1电路 解：图（a）中控制支路下面的连接处错误，应改在接触器主触头的上方，如果按图示接法，控制电路不可能得电；图（b）中接触器的辅助常开应并在常开的起动按钮两端，不能并在起动和停止按钮的串联支路两端，这样连接，造成电路无法断开。 2、设计两台电动机顺序控制电路：M1起动后M2才能起动；M2停转后M1才能停转。（10分） L1 L2 L3 QF FR SB3 KM2 KM1 KM2 FR SB4 SB2 KM2 M1 ~ 3 M2 ~3 SB1 KM1 KM2 KM1 KM2 解：两台电动机的顺序控制电路设计思路：M1起动后M2才能起动，需在M2的起动控制环节上加上一个互锁装置；M2停转后M1才能停转，需在M1的停止控制环节上加一个互锁装置，所以此电 43 路如下： 3、设计既能使一台三相异步电动机正、反转连续运转又能使其点动的控制电路，并能画出主电路图和控制电路图。（10分） 解：下图所示电路就是既可实现点动控制，又可实现连续运转的控制电路。点动控制原理：按下SB3的常开起动按钮，其串接在自锁环节中的SB3常闭即刻断开，致使自锁环节不能起作用，从而实现了点动控制。 连续运转控制过程自己尝试叙述。 4、电路如图7.20所示，分析并回答下列问题。（10分） 图7.20 ①试分析其工作原理。 ②若要使时间继电器的线圈KT 在KM2 得电后自动断电而又不影响其正常工作，对线路应作怎样的改动？ 解：①按下起动按钮SB1，线圈KM1得电，KM1辅助常开触头自锁，时间继电器线圈得电，延时一定时间后KT触头闭合，KM2线圈得电。 ②若要使时间继电器的线圈KT 在KM2 得电后自动断电而又不影响其正常工作，可在KT线 44 圈支路中串联KM2的辅助常闭即可。 5、图7.21所示控制电路能否实现既能点动、又能连续运行? 图7.21 解：不能点动。 第8章 检测题 一、填空题（每空1分） 1、PLC的工作方式是“ 顺序扫描 、 不断循环 ”，一个扫描周期分为输入 采样 、程序 执行 和输出 刷新 三个阶段。 2、梯形图的编程规则包括：①触点只能与 左 母线相连，不能与 右 母线相连；②线圈只能与 右 母线相连，不能直接与 左 母线相连， 右 母线可以省略；③线圈可以 并 联，不能 串 联连接；④应尽量避免 双 线圈输出等。 3、FX2N-48MR型号的PLC，其中 的48含义是PLC的 输入、输出总点数为48 ，M表示是PLC的 基本 单元，R表示PLC的输出方式是 继电器 输出。 4、PLC中的输入继电器是 X ，输出继电器是 Y ，这两种继电器都是采用 八 进制编号。 5、PLC的输出类型有 继电器 输出、 晶体管 输出和 晶闸管 输出三种。 6、PLC中，定时器和计数器都是采用的 进制编号。 7、栈指令后面紧接着的动合触点指令是 AND ，栈指令后面紧接着的动断触点指令是 ANI ；其中 进 栈指令和 出 栈指令必须成对出现。 8、将编写好的程序写入PLC时，PLC必须处在 STOP 模式，而PLC运行起控制作用时，PLC则应处于 RUN 模式。（RUN，STOP） 9、梯形图的基本模式为 起、保、停 电路。每个 起、保、停 电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。 10、LD与 LDI指令对应的触点一般与 左 母线相连，若与块操作指令ANB和ORB指令组合，则可用于串、并联电路块的 起始 触点。 11、与主控触点相连的动合触点必须用 LD 指令，与主控触点相连的动断触点则应使用 LDI 指令， MC 指令是主控起点， MCR 指令是主控结束。主控指令可以嵌套使用，嵌套层数所用的操作数是 N0 至 N7 。 12、PLC内部的软继电器 X 只能由外部设备来驱动，而能够直接驱动外部设备的PLC内部软继电器是 Y 。 45 二、判别正误题（每小题1分） 1、FX2N-48MR型号中R的含义是PLC采用的是晶闸管输出形式。 （ 错 ） 2、PLC的输入和输出通常采用光电耦合器来隔离内外电路。 （ 对 ） 3、PLC内部的输入继电器X是编程软元件，因此可以用程序驱动。 （ 错 ） 4、栈指令相当建立一个子母线，因此后面紧跟的指令应是LD或LDI。 （ 错 ） 5、输出继电器Y不但可以并联，实际程序中也可以采用串联方式。 （ 错 ） 6、PLS和PLF这两个微分输出指令在编程时必须成对使用。 （ 错 ） 7、输入继电器X的线圈能与右母线相连，但不能与左母线相连。 （ 错 ） 8、在PLC的编程过程中，允许其输出继电器的双线圈输出。 （ 错 ） 9、PLC内部的软继电器都是编程软元件，因此均可用程序来驱动。 （ 错 ） 10、FX2N-48MR型号中M的含义是指它是PLC的扩展单元。 （ 错 ） 三、选择题（每小题2分） 1、FX2N系列PLC的输入量不可以是（ C ）。 A、模拟量 B、开关量 C、有源触点 D、热电偶信号 2、FX2N系列PLC中的单个常开触点，与母线相连接时使用的指令是（ C ）。 A、ANI B、AND C、LD D、LDI 3、FX2N系列PLC只所以抗干扰能力强，是因为在I/O接口电路中采用了（ D ）。 A、RC滤波器 B、阻容偶合 C、电磁耦合 D、光电偶合 4、FX2N-64M可编程控制器的I/O总点数是（ B ） A、24 B、64 C、12 D、32 5、PLC程序中最直观的编程语言是（ C ）。 A、C语言 B、状态流程图 C、梯形图 D、BASIC语言 6、FX2N系列PLC中唯一能驱动外部负载的软元件是（ B ）。 A、X B、Y C、M D、T 7、PLC的扫描工作方式是（ B ）。 A、单行扫描 B、串行扫描 C、并行扫描 D、复合扫描 8、PLC的输出接口电路，带负载能力最强的是（ C ）。 A、SSR输出型 B、RSS输出型 C、继电器输出型 D、晶闸管输出型 9、FX2N系列PLC中的单个常闭触点，与其它触点相串联时使用的指令是（ A ）。 A、ANI B、AND C、LD D、LD 10、FX2N系列PLC中的某个串联块，与其它部分相并联时使用的指令是（ B ）。 A、ANB B、ORB C、SET D、RST 11、FX2N系列PLC中的某个并联块，与其它部分相串联时使用的指令是（ C ）。 A、ANI B、AND C、ANB D、ORB 12、FX2N系列PLC中，T121的设定值为K30，则动作延迟时间为（ C ）。 A、30s B、300s C、3s D、0.3s 四、名词解释（每小题3分） 46 1、PLC 答：PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称。是一种专门为在工业环 境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 2、软继电器 答：软继电器实质上是PLC中存储器单元的状态。单元状态为“1”时，相当于继电器接通；单元状态为“0”时，则相当于继电器断开。因此，在PLC内部，“软继电器”的触点数量是无限的，我们把这些能起继电器作用的、由程序编制出来的可编程控制器件称为“软继电器”。 五、简答题（每小题3分） 1、继电接触器控制系统和PLC控制系统的主要区别是什么？ 答：继电接触器控制系统控制线路接线连通时电路通，被控设备动作，线路不连通时，电路断，被控设备不动作，因此继电接触器控制系统属于硬接线逻辑控制；而PLC控制系统则是指由人们编制的程序来决定器件间逻辑关系的控制方式。二者的主要区别是：继电接触器控制系统中使用了大量的继电器硬件设备，PLC控制系统中的继电器是由程序编制出来的软件设备，因此继电接触器控制系统体积大、硬件多、维护和改造复杂；而PLC控制系统中存储逻辑体积小，重量轻，维护和改造容易。 2、可编程控制系统和继电器控制系统有哪些异同点？ 答：继电接触器控制系统由输入电路、中间逻辑控制电路、输出电路和工业现场四个部分组成。通常继电接触器控制系统的工作是由小电流的辅助电路控制大电流的主电路。可编程控制系统和继电器控制系统在这种以小控大上是相同的，所不同的是，继电接触器控制系统是依靠硬件接线实现控制，而可编程控制系统则依靠编制程序实现控制。 3、PLC的工作方式是以循环扫描方式进行的。试问PLC的一个扫描周期分哪几个阶段？ 答：PLC的一个扫描周期分输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 4、简述可编程序控制器梯形图基本结构的组成。 答：三菱FX系例可编程序控制器梯形图的基本结构由左、右母线，各类触点符号、各类线圈符号、文字符号和表示能流的连线、节点组成。 5、试写出20条基本指令，并指出其功能？ 答：LD是母线取指令，LDI是母线取反指令，AND是与指令，ANI是与反指令，OR是或指令，ORI是或反指令，NOP是空操作指令，END是程序结束指令，MPS是进栈指令，MRD是读栈指令，MPP是出栈指令，MC是主控起始指令，MCR是主控结束指令，ANB是并联块与指令，ORB是串联块或指令，SET是置位指令，RST是复位指令，OUT是线圈驱动指令，PLS是上升沿微分输出指令，PLF是下降沿微分输出指令。等等 6、主控指令的编程元件有哪些？主控指令使用时应注意哪些方面？ 答：主控指令的编程元件只有Y和M。主控指令MC和MCR必须成对使用，缺一不可，主控指令后相当于建立一个子母线，因此要用LD或LDI指令，主控指令可以嵌套使用，嵌套级别为N0～N7。 7、试述可编程控制器的编程规则。 47 答：PLC的编程规则：①触点只能与左母线相连，不能与右母线相连；②线圈只能与右母线相连，不能直接与左母线相连，右母线可以省略；③线圈可以并联，不能串联连接；④应尽量避免双线圈输出。 8、FX2N系列PLC的软元件X、Y、T、C、S、M中，哪些采用的是八进制编号？哪些采用的是十进制编号？哪个需用外部设备来驱动？哪个可以驱动外部设备？ 答：FX2N系列PLC的软元件中，只有输入继电器X和输出继电器Y采用的是八进制编号，其余均采用十进制编号。输入继电器X需用外部设备来驱动，输出继电器Y可以驱动外部设备。 六、指令表和梯形图的相互转换题 1、把下面的指令表转换成梯形图。（10分） 0 LD X000 11 ORB 1 MPS 12 ANB 2 LD X001 13 OUT Y001 3 OR X002 14 MPP 4 ANB 15 AND X007 5 OUT Y000 16 OUT Y002 6 MRD 17 LD X010 7 LDI X003 18 ORI X011 8 AND X004 19 ANB 9 LD X005 20 OUT Y003 10 ANI X006 解： 2、把下面的梯形图转换成指令表。（10分） 48 解： 七、设计题（12分） 有三条传送带按顺序起动（Y1→Y2→Y3）、逆序停止（Y3→Y2→Y1）。试设计出按下列时序图控制要求的PLC梯形图，写出相应指令表。 X0 Y1 10s Y2 10s Y3 10s 10s 49 设计梯形图如下;（8分） 第9章 检测题 一、填空题（每空1分） 1、直读式电工仪表按被测量种类一般可分为 安培 计、 伏特 计、 瓦特 计、 千瓦时 计、 频率 计和 欧姆 计等。 2、磁电式仪表一般用来测量 直流 量；电磁式仪表主要用来测量 交流 量；电动式仪表主要用来测量直流及工频与较高频率的 功率 、 功率因数 或 电能 量。 3、直读式电工仪表按准确度可分有 0.1 、 0.2 、 0.5 、 1.0 、 1.5 、 2.5 和5.0共七级。 4、电压表测量时应与待测电路相 并 联，扩大量程时应在 表头 支路上 串 联一个适当的电阻；电流表测量电流时应与待测支路相 串 联，扩大量程时应在 表头 支路上 并 联一个适当电阻。 5、对称三相电路的功率测量一般采用 二表 法；不对称三相电路的功率测量通常采用 三表 法。 6、测量仪表指针偏转的角度与其 误差 成反比；在直读式仪表中，显然读值的准确度与 量程 的选择有关。 50