电气工程学概论(第二版)第13章参考答案
电气工程概论参考答案
电气工程概论参考答案一、1． D 2. D 3. B 4. D 5. A 6. A二、1. 对 2. 错 3. 错 4. 错 5. 对三、1.鼠笼式、绕线式2.电磁系统、触头系统3.输出、输入4.电磁5.机械能、电能6.熔断器四、1. 电气工程学科除具有其各分支学科的专业理论外，还具有本学科的共性基础理论（电路理论、电磁场理论、电磁计量理论等），它与基础学科（如物理、数学等）的相应分支具有密切的联系，但又具有明显的差别。
电路理论的基本概念与基本定律1.电路的基本物理量及其正方向2.欧姆定律3.基尔霍夫电压、电流定律电磁场理论的基本概念与基本理论2. 电机是进行机电能量转换货信号转换的电磁机械装置的总称。
按照不同的角度，电机有不同的分类方法：按照所应用的电流种类，电机可以分为直流电机和交流电机。
3.1.电动机种类的选择选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。
2.电动机功率的选择。
4. 断路器是能接通、分断线路正常工作电流，并在电路异常时分断故障电流的机械式开关电器。
5. 共同特点：它们都是当输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或阻断的自动电器。
6. 电力系统主要由发电厂、输配电系统及负荷组成。
7. 发电设备最基本的控制主要是频率调节（简称调频，主要实现电力系统有功功率控制）和电压调节（简称调压，主要实现电力系统的无功功率控制）。
8. 电能质量一般用频率、电压、波形、三相电压和电流的不对称度来衡量。
9. 电力半导体器件；变换器电路结构与设计；控制与调节；电力待腻子技术中的储能元件；电子电路的封装与制造；电磁干扰和电磁兼容；电机控制；电力质量控制。
10. 发电厂发出的电能都要用输电线送到用户。
交流发电机发出的6-10KV的电压，经变压器升压，通过主干输电线送到需求地附近的高压或超高压变电站，再经过降压，送到二级高压变电站或特高压用户变电站中，然后通过二级输电线送到配电变电站中，经过配电变电站变电器降压，输送到用户。
参考答案-《电工学(第二版)习题册》-B01-4104
四、计算题 1． 解：（1）0.2T；（2）垂直导体向上；（3）0N；0.2T 2． 解：0.25T，磁场方向为垂直纸面向里
§2-4 电磁感应
一、填空题
10
1．感应电流 阻碍 相反 相同
2．愣次
e N
法拉第电磁感应
t
3．大 零 二、判断题
1．× 2．× 3．×4．×5.× 6.× 三、选择题
6
I
1
I2 A
I3
R1
R2 I6 R3
B R6
E
R5
C R4
I5
I4
根据基尔霍夫第一定律：
A 节点： I1 = I2 + I3
25= I2 +16
I2 =9A B 节点： I3 + I6 = I4
16+ I6 =12
I6 =-4A C 节点： I4 + I5 = I1
12+ I5 =25
I5 =13A 3. 解：假设电路中电流方向
周期T 2 23.14 0.02s 314
3． 解：（1）Um =110V， =314rad/s， f =50Hz， t =0.02 s，0 = 45 （2）Um = 380 2 V， = 2000 rad/s， f =1000Hz， t =1ms，0 =- 45 （3）Um = 220 2 V， =100 rad/s， f =15.9Hz， t =63.8ms，0 =145 （4）Um =110V， =314rad/s， f =50Hz， t =0.02 s，0 =145
1.答： 大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的电动势（电压、电流） 称为正弦交流电。
2.答：直流电的电流方向不变化，交流电的方向会发生变化。 五、计算题
电气工程概论全套教学课件
（4）线路末端单相对地短路电流不小于1.5倍断路器脱扣器 整定电流。
（5）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；按使用场合 的需要来确定是否需要带延时。
（6）注意断路器接触方向，母联断路器应选用可在下方进线 的断路器。
（7）注意与其他电器的配合协调，各级断路器的过电流脱扣 器整定值和延时应符合选择性配合要求。
张刘春设计
电簔工程概论
0
第一章绪论
电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的：
著名例子是美加“8.14大停电”，2003年8月14日下午，美 国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电 事故，其影响范围包括美国的俄亥俄州、密西根州、宾夕法尼 亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西 州和加拿大的安大略省，损失负载大61.8GW，影响了5千万人 口的用电。停电在美国东部时间下午4时06分开始，在美国的 一些地区两天内未能恢复供电，加拿大的安大略省甚至一周未 能恢复供电。这次停电事故引起了全世界的关注。
圆盘形触头目前只用于开断电流要求不大的真空负荷 开关和真空接触器上。
2 横向磁场触头
横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电 流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留 在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开断能力。
我国一次能源总产量达10.9亿吨标准煤（2000），居世界第 三位，比1949年增长了44倍。但电能比重仍较落后，只占国民 经济总能源消耗的25%左右。
1949年,我国电力工业的发电量4.3亿kWh（世界排序第25 位）、装机容量1850MW（世界排序第21位）。
2003年，分别增加到19052亿kWh和391GW（皆居世界第二 位），各增大443倍和211倍。
电气工程学概论 林孔元主编 第二章部分习题解答
2.3 用电流表测量电路中的电流时，必须将电流表串联在被测电路中（在测量处断开电路再接入电流表）。
为了尽可能减少电流表接入对电路原有工作状态的影响以保证足够的测量精度，所以电流表的内阻都很小。
有学生误将电流表并联在电路中（如图示），试分析此时所发生的情况。
假定电流表的内阻Ω=1.00R 。
⑴ 此时流过Ω4电阻上的电流是多少？⑵ 此时流过电流表的电流会达到多大的数值？ ⑶ 这种错误会造成什么后果？应如何纠正之？解： ⑴ 5.1464==ΩI A ；⑵ 601.06A==I A; ⑶ 过大的电流经过电流表，会损坏电流表，也会损坏6V 电压源。
应将电流表串入被测支路。
2.5 试求图中各电路的电压U ，并讨论其功率平衡解2.6 某电源具有线性的外特性，当输出电流为0A 和400mA 时，其端电压分别为1.48V 和1.39V 。
请给出该电源的电压源模型和电流源模型及其相应的参数。
解：线性外特性为：I R U u S S -=⎩⎨⎧-==S S 4.048.139.1 48.1R U 解得： ⎪⎩⎪⎨⎧Ω=-== 225.04.039.148.1V 48.1SS R U ⎪⎩⎪⎨⎧==Ω=A 58.6225.0S S S S R U I R电流源模型+ _U电压源模+_2A=2Ω 6A=2Ω 由KCL 得：I =8A ，所以U =2*I =16VP R =I 2 R =128W 消耗 P I S = -I S *U = -96W 供出P U = -2*U = -32W 供出P 供出=P 消耗1=2ΩR 2=2由KCL 得：I = 4A ，所以 U =2*I =8V P R =I 2 R =32W 消耗 P I S = I S *U = 16W 消耗 P U = -2*U = -48W 供出 P 供出=P 消耗 由KVL 得：U = 4A ，所以 U =10V P R 1=P R 2 =22 *R 1=8W 消耗 P I S = -2*U = -20W 供出 P U S = 2*2 = 4W 消耗 P 供出=P 消耗I S2.8 考察图示几个电路的特点，用最简单的方法计算电路中各个支路的电流、各个元件上的电压和功率。
电气工程概论
1998年国家(guójiā)颁布的大学本科专业目录
•电机电器(diànqì)及其 控制
•电力系统及其自动化
•高电压与绝缘技术
电气工程及其 自的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动 化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。
3 第四页，共38页。
1.2 电气(diànqì)科学与工程的发 展简史
7 第八页，共38页。
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
目前，我国的电气(diànqì)工程及其自动 化专业不包括通信。
5
第六页，共38页。
电气科学与工程的学科分类
电磁学与电路理论
电机电器学
电力(diànlì)系统
电工材料学
高电压与绝缘
电力(diànlì)电子学
脉冲功率技术
放电理论与放电等离子体
超导电工学
生物电磁学
电磁兼容
新能源与新发电技术
6
第七页，共38页。
36
第三十七页，共38页。
第三十八页，共38页。
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
25
线控汽车
26
第二十七页，共38页。
全电旅游船电气设备布置(bùzhì)
27
第二十八页，共38页。
多电飞机电气设备布置
电气工程概论(第2版)
4.1概述
4.2电力电子器 件及功率集成 电路
4.3电力电子变 流技术
4.4电力电子技 术在电气工程 领域的应用
4.3.1 AC-DC变换 4.3.2 DC-AC变换 4.3.3 DC-DC变换 4.3.4 AC-AC变换
4.4.1电力电子技术在电源领域中的应用 4.4.2电力电子技术在电力系统中的应用 4.4.3电力电子技术在电力传动中的应用
2.2.1电器学基本理论 2.2.2低压电器 2.2.3高压电器
3.1电力工业概况 3.2现代发电技术
3.3现代电技术 3.4供用电技术
3.6电力系统运行 与控制
3.5电力系统计算
3.7电力系统规划 与可靠性
3.8电力系统继体制改革 与电力市场
3.11面向未来的智 能电
感谢观看
电气工程概论（第2版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
内容
概述
基本知识
技术
电子技术
技术
电机
概论
电气工程
学科 电力系统
电气
第版
电力
介质
第章
电气工程
电压
电器
内容摘要
本书第1版为普通高等教育“十一五”规划教材。全书共分五章，旨在阐述电气工程学科的基本知识体系，主 要内容包括电机与电器、电力电子技术、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术等学科的基本知识和应用领域， 注重对传统专业课程中的相关内容进行整合。可帮助相关专业学生和工程技术人员学习电气工程的基本知识，掌 握电气工程主要技术领域的概貌、发展过程、现状和未来趋势。
电气工程学概论林孔原编电工学习题解答.
1
1 5
1 5
1 5
11 55
11 55
11 1 5 5 10
v1 v2
10
20 5
2
20 5
化简得：
8
5
2 5
2 5 1
v1
v2
6 6
相量运算，注意与 瞬时值相区别
3 j 3.16 18.43
i i1 i2 i3
4.47sin t 18.43 A
电工学作业
（第二次）
2.15 某交流电路（如题2.15图所示）施加激励电压 u 220 2 sin(314t )V
后的响应电流为 i 12sin(314，t 试30o计)A算电路的阻抗、有功功率、无
解：（2）设图中所示电压参考点
1 j2
1 4
1 j2
1 j2
1 j2
1 1 4 j2
U&a U&b
80o j2
30o
1
4
j
1 2
j 1 4
1 2 j1 2
•
•
•
IR IR0 A, IL IL 90 A, IC1 IC190 A
••
•
•
I I R I L I C1 5 j20 j25 5 j5A
《电气工程概论》辅导资料
辅导资料一习题：1.简述低压短路器的作用。
低压断路器主要用于配电线路和电气设备的过载、欠压、失压、短路保护的电器。
2. 简述电磁式控制继电器的组成。
电磁式控制继电器由电磁系统、触头系统、反动力系统组成。
3．如何确定低压断路器的额定电流？答案：断路器壳架等级额定电流（指塑壳或框架中所能装的最大过流脱扣器的额定电流）和断路器额定电流（过电流脱扣器额定电流）可确定为：ca QF N I I ≥∙ca OF N I I ≥∙式中QF N I ∙为断路器壳架等级的额定电流；ca I 为线路的计算负载电流；OF N I ∙为过电流脱扣器的额定电流。
辅导资料二习题：（一）简答题1. 真空灭弧室的基本结构。
真空灭弧室主要由绝缘外壳、屏蔽罩、波纹管和动、静触头组成。
2. 简述真空断路器中主屏蔽罩的作用。
主屏蔽罩主要起到如下作用：1）有效地防止金属蒸气喷溅到绝缘外壳的内表面，避免内表面绝缘性能下降。
2）屏蔽罩可使交流电流过零时，灭弧室内剩余的金属蒸气和导电粒子径向快速地扩散到屏蔽罩上，冷却、复合和凝结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高，改善了灭弧室的开断性能。
3）有利于触头间绝缘强度的提高。
电磁式控制继电器由电磁系统、触头系统、反动力系统组成。
3．熔断器的额定电流与熔体的额定电流有何区别？ 熔断器的额定电流与熔体的额定电流是两个概念。
熔断器的额定电流是指载流部分和接触部分设计时所依据的电流。
熔体的额定电流是指熔体本身所允许通过的最大电流。
对同一熔断器而且，通常可分别装入不同额定电流的熔体，最大的熔体额定电流可与熔断器的额定电流相同。
辅导资料三习题：（一）简答题1.简述变压器的作用。
由变压器的工作原理可以看出，变压器一般有变换电压、变换电流、阻抗匹配、和隔离的作用。
2．干式变压器有何优点？绕组固化后不仅整体机械强度高，抗短路能力强，还有很多明显的优点。
安全、防火、无污染，可直接安装在负载中心；防潮性能好，停运后不经预干燥即可投入运行；损耗低、局部放电量低、噪声小，散热能力强；免维护、安装简便、可靠性高，综合运行成本低。
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13.13 一个 8 位 A/D 转换器，最高模拟输入量为 10V，若该转换器采用逐次逼 近转换机理，请计算该转换器对 4.5V 输入信号的转换结果。
解：
转换器的一个阶梯电压：
10 28 1
10 255
4.5V 对应阶梯个数：
4.5 114.75 115 10 / 255
所以转换结果
D 01110011
解：
1
1
11
(01010011)2： 0
0
00
1
1
11
(10101100)2：
0
0
00
(00001111)2： 0 0
00
11
11
1
1
(10000001)2：
0 0 0 00 0
(01111110)2： 0 1 1 1 1 1
1 0
13.3 对于题 13.3 图所示电路，令 D 为电路通断状态的逻辑变量，A、B、C 为 开关通断状态的逻辑变量，试建立图示电路状态与各个开关状态之间关系的命 题逻辑表达式。
13.8 给出二进制数 1000 和 0010 的加、减、乘、除的运算式及运算结果。
解：
1000 +0010
1010
1000 －0 0 1 0
0110
1000 ×0 0 1 0
0000 +1 0 0 0
10000
100 0 0 1 0 ）1 0 0 0
－1 0
0
13.9 写出十进制数 87 和 43 的 BCD 码表示形式，并给出七段数码显示器 a、b、 c、d、e、f、g 七个端线上的代码。
(4096)10 → (1000000000000)2 → (1000)16。
13.6 分别用十进制数表示下列带符号位的二进制数：11、01、1101、0011、 01101010、11110000。
解：(11)2 → (-1)10； (1101)2 → (-5)10； (01101010)2 → (106)10；
a。
A
C
。b
a
B
b
题 13.3 图
解： D ( A B) C
13.4 给出题 13.4 图所示数字信号 A 和 B 的下述逻辑运算的结果：
A B ，A B ，A B ，A B ，(A B) ，( A B) ，( A B) ( A B) 。
解：
A B AB A B
A B A B
AB AB A B AB
8
1111111
7
1110000
4
0110011
3
1111001
13.10 化简下列逻辑表达式： Y ABC ABC ABC ABC ；Y ABC BC BC BD DB 。
解：Y ABC ABC ABC ABC AC B B ABC ABC A C A B C A B C C A A B A B C C(A B) ABC BC AC BC
(01)2 → (1)10； (0011)2 → (3)10； (11110000)2 → (、3DH、7AH、B9H、C1H、EAH、FFH 的二进制数 和 BCD 码。
解：(07H)16 → (111)2 → (7)10→ [(0111)2]BCD； (3DH)16 → (111101)2 → (61)10 → [(0110)2(0001)2]BCD； (7AH)16 → (1111010)2 → (122)10 → [(0001)2(0010)2(0010)2]BCD； (B9H)16 → (10111001)2 → (185)10 → [(0001)2(1000)2(0101)2]BCD；
解：
10 位 A/D 转换：最大误差
5V Δu 210 1 0.00489V
满量程精度 0.0049 5 0.098%
应采用四位数字显示测量结果，一位整数，三位小数。
12 位 A/D 转换：最大误差
Δu
5V 212
1
5 4095
0.0012V
1.2mV
满量程精度 1.2mV 5103 0.024%。 应采用四位显示，一位整数，三位小数。
解：
题 13.11 表. 逻辑表达式的真值表
A B C Y A B C Y A B C Y A B C
000
0
0
0
001
0
1
0
010
0
0
0
011
0
1
0
100
0
0
1
101
1
1
0
110
1
1
1
111
1
1
1
13.12 一个 5V 量程的数字电压表，采用 10 位逐次逼近型 A/D 转换器。试问该 电压表应以几位数字显示测量结果？它的最大测量误差是多少？如果采用 12 位 A/D 转换器，结果如何？
B C A C B A B B C C A
Y A B C B C B C BD DB A B C B B C B D D B
A B C C B D B D A B C BD B D
13.11 列出逻辑函数的真值表。 Y A(B C)； Y (A B) C ；Y A(B C)。
解：一个阶梯电压：
5 5 28 1 255
4.1V 对应的阶梯个数： 4.1 209.1 210 5 / 255
A/D 转换误差：
(210 209.1) 0.9 5 0.018V 255
转换结果：
DA=(210)10 = (11010010)2
再转换回来： 总差值：
uB
k
(27
(C1H)16 → (11000001)2 → (193)10 → [(0001)2(1001)2(0011)2]BCD； (EAH)16 → (11101010)2 → (234)10→ [(0010)2(0011)2(0100)2]BCD； (FFH)16 → (11111111)2 → (255)10→ [(0010)2(0101)2(0101)2]BCD。
题 13.4 图 逻辑运算结果
13.5 分别用二进制数和十六进制数表示下列十进制数：1、10、99、999、1024、 4096。
解：(1)10 → (1)2 → (1)16；
(10)10 → (1010)2 → (A)16；
(99)10 → (1100011)2 → (63)16；
(1024)10 → (10000000000)2 → (400)16；
电气工程学概论(第二版)第 13 章习题参考解答
13.1 用二进制代码表示题 13.1 图所示的 A 和 B 两个数字信号。
A B
题10.1图
题 13.1 图，题 13.4 图
解：A=010101010，B=000110011
13.2 用波形图表示下列的二进制代码：01010011；10101100；00001111； 01111110；10000001。
5.1 V 电压对应阶梯个数： 5.1 522.11 523 40 / 4095
第 523 个阶梯对应电压：
uA
=523
40 4095
=5.1087
V
转换误差： e =5.1087 5.1=0.0087 V = 8.7 mV 5.1V
Or： e =(523 5.1 )=(523 5.1 ) 40 = 8.7 mV
5.1V
40 / 4095
40 / 4095 4095
13.15 一个 8 位逐次逼近型 A/D 转换器的最大输入电压为 5V，求电压 uA 4.100V 经该转换器转换后的二进制数；若将此二进制数送入转换系数 k 1 / 51V 的 8 位 D/A 得到 uB ，那么 uB ? ，若 uA uB （设 8 位 D/A 转换器电路的电路参数与理 论计算值相符），则两者的差别是由哪个环节造成的？
解：1. 810=10002；710=01112；所以 87 的 BCD 码是：8710=100001112。 2. 410=01002；310=00112；所以 43 的 BCD 码是：4310=010000112。
题 13.9 表. 显示数字 87 和 43 的代码
逻辑代码
数字
abcde f g
26
24
20 )
1 210 51
4.118V
uB uA 4.118 4.100 0.018
造成 uA uB 差别的环节是 A/D。由于 A/D 转换器的输入电压 uA 与阶梯电压 的逐次比较过程不一定正好以整数次结束，一般存在误差，而 D/A 转换器输出 的 uB 却是与阶梯电压成整数倍的模拟信号。
13.14 一个 12 位逐次逼近法型 A/D 转换器的最大转换误差为 9.77mV，试问该 转换器的最高输入电压（取 1 位小数点）和对 5.1V 电压的转换结果及转换误差。
解：由
ux max 212 1
得该转换器最高输入电压为
uxmax (212 1) 0.00977 4095 40.00815V 40.0V