1、清华大学硕士电路原理-7 及答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、解答题(总题数：10，分数：100.00)1.下图所示电路中，当开关 S 闭合时，3 个电流表的读数均为 1A。求开关 S 打开时，电流表 A 1 的读数。 （分数：10.00）_2.下图所示电路为一三相电路，电源为对称三相电源。开关 S 闭合时，3 个电流表的读数均为 5A。求开关S 打开后 3 个电流表的读数。 （分数：10.00）_3.三相对称电路如下图所示，测得功率表 W 1 的读数为 2840W，W 2 的读数为 1204W，电流表 A 的读数为7.5A，求负载参数 R 和 L(设电源频率 f=50Hz
2、)。 （分数：10.00）_4.下图所示电路为一对称三相电路，电源每相有内阻抗 Z i =j1.5，线路阻抗 Z 1 =j1，负载每相自阻抗为 Z H =10+j5，三相负载间有互感，每两相间的互感抗为 jX M =j M=j2。电源电压为 U S =10V(三相电源对称)。计算各相电源中的电流和各相负载两端的电压(线电压)。 （分数：10.00）_5.下图所示电路中，已知工频对称三相电源线电压 电动机负载三相总功率 P=1.7kW，cos D =0.8，对称三相负载阻抗 Z=50+j80。 (1)求三相电源发出的有功功率和无功功率； (2)为使电源端功率因数提高到 cos=0.9，在负载处并
3、联一组三相电容( （分数：10.00）_6.线电压为 380V 的三相电源接两组负载。一组为三相电动机，其有功功率为 P D =20kW，功率因数cos=0.8；另一组为三相白炽灯，总功率为 P R =5kW。此时电路的总功率因数为多少?若将功率因数提高到 0.94，则应并联一组接成丫形的电容器，每相电容值是多少? （分数：10.00）_7.已知下图所示电路中，对称三相电路电源电压 电动机负载的三相总功率为 P=1.7kW，功率因数cos D =0.8(感性)，电阻 R=100。 (1)求线电流 （分数：10.00）_对称三相电路如下图所示。对称三相电源线电压为 380V，对称三相负载阻抗 Z
4、=20+j20，三相电动机功率为 1.7kW，功率因数 cos=0.82。 （分数：9.99）(1).求线电流 （分数：3.33）_(2).求三相电源发出的总功率；（分数：3.33）_(3).若用两表法测三相总功率，试画出两只功率表的接线图。（分数：3.33）_8.对称三相电源通过输电线给三相平衡负载(感性)输电(下图所示电路)。输电线阻抗 Z 1 =1+j1，负载端线电压为 380V，负载功率 P=1500W，功率因数 cos=0.8。 (1)求电源端线电压； (2)求图中功率表读数，并说明由此功率表读数能否求出电源的无功功率，为什么? （分数：10.00）_9.三相电路如下图所示。对称三相
5、电源线电压 U 1 =380V。接有两组三相负载，一组为 形连接的对称三相负载，每相阻抗 Z 1 =30+j40；另一组为形连接的不对称三相负载，Z A =100，Z B =-j200，Z C =j380。 (1)求图中电流表 A 1 和 A 2 的读数； (2)计算三相电源发出的平均功率。 （分数：10.00）_清华大学硕士电路原理-7 答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、解答题(总题数：10，分数：100.00)1.下图所示电路中，当开关 S 闭合时，3 个电流表的读数均为 1A。求开关 S 打开时，电流表 A 1 的读数。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解
6、当 S 闭合时，3 个电流表的读数为 当 S 打开时，电流表 A 1 的读数为 2.下图所示电路为一三相电路，电源为对称三相电源。开关 S 闭合时，3 个电流表的读数均为 5A。求开关S 打开后 3 个电流表的读数。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 当开关 S 闭合时，电路为对称三相电路，3 个电流表中的电流均为线电流，此时每相负载中的相电流为 3.三相对称电路如下图所示，测得功率表 W 1 的读数为 2840W，W 2 的读数为 1204W，电流表 A 的读数为7.5A，求负载参数 R 和 L(设电源频率 f=50Hz)。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 两块功率
7、表的读数是三相电路吸收的总功率，即电阻消耗的功率。 设形连接负载中每相负载流过的电流为 I ab ，每相负载的阻抗角为 。 第 1 块功率表的读数 P 1 =U BA I B cos(30-)=2840W 第 2 块功率表的读数 4.下图所示电路为一对称三相电路，电源每相有内阻抗 Z i =j1.5，线路阻抗 Z 1 =j1，负载每相自阻抗为 Z H =10+j5，三相负载间有互感，每两相间的互感抗为 jX M =j M=j2。电源电压为 U S =10V(三相电源对称)。计算各相电源中的电流和各相负载两端的电压(线电压)。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 各电流的参考方向如下图
8、(a)所示。 (a)消去三相负载之间的互感耦合，作出图(b)所示的一相计算电路。由一相计算电路可得 (b)三相电源中的相电流为 各相负载两端的电压为 5.下图所示电路中，已知工频对称三相电源线电压 电动机负载三相总功率 P=1.7kW，cos D =0.8，对称三相负载阻抗 Z=50+j80。 (1)求三相电源发出的有功功率和无功功率； (2)为使电源端功率因数提高到 cos=0.9，在负载处并联一组三相电容( （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 (1)令 作出题图(a)所示的一相计算电路。 (a)由一相计算电路及已知条件，可得 三相电源发出的有功功率 P=322010.1cos51
9、.4=4.14kW 三相电源发出的无功功率 Q=322010.1sin51.4-5.19kvar 电源端的总功率因数 cos 1 =cos51.4=0.624(滞后)。 (2)补偿后电源端的总功率因数 cos=0.9，=25.8。补偿后的一相计算电路及相量图分别如题图(b)和题图(c)所示。 (b)6.线电压为 380V 的三相电源接两组负载。一组为三相电动机，其有功功率为 P D =20kW，功率因数cos=0.8；另一组为三相白炽灯，总功率为 P R =5kW。此时电路的总功率因数为多少?若将功率因数提高到 0.94，则应并联一组接成丫形的电容器，每相电容值是多少? （分数：10.00）_
10、正确答案：()解析：解 设 电动机 形连接每相等效阻抗为 Z D ，白炽灯每相电阻为 R，则可作出一相计算电路如下图所示。 对白炽灯负载，有 对三相电动机负载，有 总负载等效阻抗为 所以，电源端总功率因数为 cos S =cos30.99=0.857 若将功率因数提高到 cos“ s =0.94，则总的无功补偿容量为 |Q C |=P(tan S -tan“ S )=2510 3 (tan30.99-tan19.95)=5.941kvar 每相补偿电容值为 另解 两组负载消耗总有功功率为 P=20+5=25kW，总无功功率即电动机的无功 Q=Ptan=20tan36.87=15kvar。所以总
11、功率因数为 7.已知下图所示电路中，对称三相电路电源电压 电动机负载的三相总功率为 P=1.7kW，功率因数cos D =0.8(感性)，电阻 R=100。 (1)求线电流 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 各电流的参考方向及两表法测三相功率的接线如下图(a)所示。 (a)(1)对电动机负载，有 对电阻负载，有 总电流为 由对称性，可得 (2)总功率因数为 cos=cos(-30+41.9)=0.978 (3)两表法测三相总功率的接线图如图(a)所示。 作为结果校验，可求出图(a)中两表法的读数(原题未要求)： 三相负载消耗的总有功功率(三相电源发出的总有功功率)为 P S =P
12、1 +P 2 =6.03kW 校核：三相负载消耗的总平均功率为 对称三相电路如下图所示。对称三相电源线电压为 380V，对称三相负载阻抗 Z=20+j20，三相电动机功率为 1.7kW，功率因数 cos=0.82。 （分数：9.99）(1).求线电流 （分数：3.33）_正确答案：()解析：解 电路为对称三相电路。设 则一相计算电路如图(a)所示，其中 Z D 表示电动机负载每相等效阻抗( 形连接)。 由一相计算电路及已知条件，可得 由对称性，得 (2).求三相电源发出的总功率；（分数：3.33）_正确答案：()解析：解 三相电源发出的有功功率为 (3).若用两表法测三相总功率，试画出两只功率
13、表的接线图。（分数：3.33）_正确答案：()解析：解 两表法测三相电源发出总有功功率的接线图如图(b)(共 C 接法)所示。 8.对称三相电源通过输电线给三相平衡负载(感性)输电(下图所示电路)。输电线阻抗 Z 1 =1+j1，负载端线电压为 380V，负载功率 P=1500W，功率因数 cos=0.8。 (1)求电源端线电压； (2)求图中功率表读数，并说明由此功率表读数能否求出电源的无功功率，为什么? （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 设负载端相电压 可作出一相计算电路如图(a)所示。 (a)电源端线电压为 功率表的读数为 功率表的读数可以表示为 可见，由功率表的读数可得三相
14、电源发出的无功功率，即三相电源发出的无功功率为 9.三相电路如下图所示。对称三相电源线电压 U 1 =380V。接有两组三相负载，一组为 形连接的对称三相负载，每相阻抗 Z 1 =30+j40；另一组为形连接的不对称三相负载，Z A =100，Z B =-j200，Z C =j380。 (1)求图中电流表 A 1 和 A 2 的读数； (2)计算三相电源发出的平均功率。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解 设 则对称三相负载的线电流为 不对称三相负载的相电流分别为 A 相总线电流为 所以，电流表 A 1 的读数为 5.97A，A 2 的读数为 1.90A。 三相电源发出的平均功率即电阻元件消耗的功率，即
