电气工程基础答案--上海交通大学出版社

第一章 引论

1-1，电能较之其他形式的能量有许多突出的优点。电能可以集中生产分散使用、便于传输和分配、便于和其他形式的能量相互转化，可以满足生产及生活多方面的需要。

1-2，由线路中的损耗表达式S

U l

P P N ⋅Φ⋅=Δ22

2cos ρ 可以看出，在P 、l 、cos Φ及ρ已经确定的情况下，线路损耗就由截面积和线电压决定。由于线路损耗与电压成反比，因此提高电压能够降低线路损耗。

1-3，各设备的额定电压分别为：

(a) G1 10.5KV ；T1 10.5/121KV ； T2 110/38.5KV ；

(b) G1 10.5KV ；T1 10.5/121KV ；T2 110/11KV ；T3 110KV/6.6/38.5KV G2 6.3KV ；T4 35/6.6KV ； T5 6.3/38.5KV ；M1 6KV

(c) G1 10.5KV ；G2 10.5KV ；T1 10.5/121KV ；T2 10.5/121/38.5KV 1-4，电能质量的三个基本指标是频率、电压和波形。系统频率主要取决于系统中有功功率的平衡；节点电压主要取决于系统中无功功率的平衡；波形质量问题由谐波污染引起。 1-5，提高电力系统安全可靠性主要从以下几个方面着手：（1）提高电网结构的强壮性；（2）提高系统运行的稳定性；（3）保证一定的备用容量

第二章 基本概念

2-1，解：储存于电感磁场的能量)(sin 2

12122

2ϕω+⋅=⋅=

t LI i L W m mf ，相应的功率为)22sin(2

12

ϕωω+⋅⋅==

t I L dt

dW p m mf mf 储存于电容电容电场中的能量

)

(sin 21(2121222

22ϕωωω+⋅⋅=

⋅==

t I c

c

i C CU W m c ef ；相应的功率为

)22sin(212

ϕωω+⋅⋅=

=

t I c

dt

dW p m ef ef

设电源发出的无功功率为Q G (t)，则由功率平衡可得到mf ef G p p t Q =+)(，要使电源发出无功功率为正，即Q G (t)>0，只须p ef

2-3，单相传输系统具有功率的脉动特性。脉动功率将对电动机产生一脉动转矩，对于工业上的大型感应电动机以及交流发电机，脉动转矩是完全不能接受的。三相交流电机消除了功率和转矩的脉动，且在经济上是合理的，三相交流电力系统仍是当今具支配性的电力传输与分配的方式。

2-4，对于对称三相系统的稳态运行情况，实际上只要进行其中某一相的计算，而其他两相的电流和电压根据相序关系易于求得。这种方法就叫单相分析法。

一种单相分析法的计算步骤如下：（1）选择电源的中性点作为电压参考点；（2）如有Δ联接的负载，则将其转化为等效Y 联接；（3）将所有元件的中性线联接起来，计算a 相电路，求解a 相变量；检验相序，b 相和c 相电量与a 相电量大小（有效值或最大值）相等，相位分别落后于a 相120度和240度。（4）倘使需要，返回原电路去求线间变量或Δ中有关变量。

2-5，假设规定电流I 从电压源E 流出，如教材图2－6（a ），计算∗

••

⋅I E ，若其实部为正，即说明功率流出，处于发电机状态；若实部为负，则说明是功率流入，处于电动机状态。

2-6，电阻支路吸收的有功功率W R V P 360001

2

1==，无功功率Q 1＝0；电阻电感支路吸收的功率：3176152943(

2

22j jX R V

V S +≈+⋅=∗•

•

•

V A ，即吸收的有功功率为52943W ，吸

收的无功功率为31761Var 。

2-7，解：1）由P ＝10KW ，cos Φ＝0.9，U ＝416V 可得，Q ＝Ptan Φ＝4.84Var 所以该负荷所吸收的复功率是84.410j jQ P S +=+=•

V A

2）负荷上流经的电流

D 84.250267.0017.0024.0)41684.410()(−∠=+=+==∗

∗••

•

j j U

S I A

3）该负荷的吸收的功率表达式

t t t Q t P t p ωωωω2sin 84.4)2cos 1(102sin )2cos 1()(−−=−−=

其中ω＝2πf ，f ＝50HZ

第三章 电力系统负荷的运行特性及数学模型

3-1，日负荷曲线p(t) 是指电力系统负荷在一日24小时内变化的规律。

一日消耗的总电能为∫

=

24

)(dt t p A

3-2，负荷的静态特性是指电压与频率缓慢变化时（稳态）负荷功率与负荷端母线电压或频率的关系，一般表示为电压和频率的函数：

)

,(),(f U F Q f U F P q p ==

负荷的动态特性是指负荷端母线电压或频率在急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系，是计及电压与频率（U ，f ）从一种状态变化到另外一种状态时负荷急剧变化的中间过程，其表示式如下：

........)

/,/,/,,(........)/,/,/,,(df dU dt df dt dU f U Q df dU dt df dt dU f U P q p ϕϕ==

3-3，全年消耗电能

h

KW dt t p A ⋅=++==∫

58760

10*3452760

*25003000*32003000*6000)(

最大负荷利用小时数

h P A T 57506000

10*3455max max

=== 3-4，异步电动机的等值电路如教材书图3-7

无功功率与电压的静态关系：异步电动机的无功功率Q 由无功漏磁功率Q s 和无功励磁功率Q μ组成，功率表示如下：

μ

μσσσσσx U Q x x s R R x x U x I Q r s r s r s s /)()/()

(22222=++++==

由上述关系式可以得出，无功与电压是成正比的关系。

3-5，负荷综合特性常用以下三种模型描述：a ，恒定阻抗模型；b ，多项式模型

⎪⎭

⎪

⎬⎫++=++=q q q p p p c U b U a Q c U b U a P 2

2，该式把负荷分成三个部分，第一部分为恒定阻抗，第二部分为恒定电流，最后为恒定功率部分；c ，幂函数模型⎪⎭

⎪⎬⎫==ω

μωμωωq q p p

U Q U P ，p μ(q μ)、p ω(q ω)为特征系数

第四章 输电线的参数及模型

4-1，当三相输电线排列不对称时，三相电感就不相等，即使负载是对称的，也会引起不平衡，为了解决此问题，工程上采用循环换位方法。经过换位循环，使三相电感平均起来相等。