第20练 交流电路综合实训 山东省（春季高考）机械制造类《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第20练，内容为：示波器观察交流波形、交流串联电路测量和功率因数提高实验。 山东省（春季高考）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第20练 交流电路综合实训 一、单项选择题 1. 一个频率为50Hz的正弦电压信号的周期是？（ ） A. 0.02秒 B. 0.1秒 C. 20秒 D. 50秒 【答案】A 【解析】( T = 1/f= 1/50 = 0.02 )秒 2. 某正弦交流电的图像如图所示，则由图像可知（ ） A. 该交流电的频率为0.02 Hz B. 该交流电的瞬时值表达式为i=20sin(0．02t)A C. 该交流电的最大值为20A D. 该交流电的周期为0.04s 【答案】C 【解析】由图像可知，完成一个完整的周期性变化所用时间T=0.02s，故D错误；根据频率和周期的关系 ，可得f=50Hz,故A错误；由图像可知最大值Im=20A，故B正确；w=2πf=100π，故该交流电的瞬时值表达式为i=20sin（100πt）A，故C错误；故选B。 3. 两个正弦交流电信号频率不同，则这两个信号的周期？（ ） A. 相等 B. 前者周期长 C. 后者周期长 D. 无法比较 【答案】D 【解析】频率不同的信号周期不能简单比较。 4. 三相电路中，功率因数为1表示（ ） A. 电路无效率 B. 电路功率最大 C. 电路功率为零 D. 电路有很大功率损耗 【答案】B 【解析】当功率因数为1时，电路功率最大，能够充分利用电能。 二、填空题 5. 正弦交流电的波形可以用______函数表示。 【答案】正弦函数 【解析】正弦函数是描述正弦交流电波形最常用的数学函数。 6. 如图所示是正弦交流电流的波形图，它的周期是0.02s，那么，它的初相位是______，电流的最大值是______， t=0.01s时电流的瞬时值是______。 【答案】① ② 200A ③ -100A 【解析】设正弦交流电的解析式为，由图可得φ=当t=0时候，有Asin100，得A=200，又T=0.02S，根据 ，可得W=314，故，将t=0.01代入解析式，可得i=-100A。 7. 已知一正弦电压，则其最大值为______，频率为______，初相位为______。 【答案】① 311 ② 100 ③ 【解析】正弦电压的一般表达式为u=Um sin(ωt+φ)。由题式可知，最大值Um=311 V；角频率ω=628 rad/s，因此频率f=ω/(2π)=628/(2π)≈100 Hz；相位角为−，所以初相位为−。 8. 提高功率因数的方法之一是并联 ______。 【答案】电容器 【解析】感性负载并联电容器后，电容器产生超前的容性无功功率，可抵消部分负载的感性无功功率，减小电源电流，从而提高电路的功率因数。因此，提高功率因数的方法之一是并联电容器。 三、计算题 9. 在交流电路综合实训中，使用示波器观察单相正弦交流电源波形，示波器采用一比一探头，垂直灵敏度为10 V/div，水平扫描速度为5 ms/div。屏幕上一个完整周期占4个水平格，波形峰峰值占6.8个垂直格。将电阻R和电感线圈串联后接入该电源，电源电压有效值为24 V，电阻R＝12 Ω，线圈感抗XL＝16 Ω。现要求将该串联电路的功率因数提高到0.90，电容器并联在负载两端。求：（1）交流电压的频率和有效值；（2）串联电路的阻抗、电流、功率因数、有功功率和无功功率；（3）并联电容器的电容量，以及功率因数提高后的电源电流。 【答案】（1）一个周期的时间为T＝4×5 ms＝20 ms，频率f＝1/T＝50 Hz；电压峰峰值Upp＝6.8×10 V＝68 V，有效值U＝Upp/(2≈24.0 V。（2）阻抗Z＝＋XL2）＝＋162）＝20 Ω；电流I＝U/Z＝24/20＝1.2 A；功率因数cosφ＝R/Z＝12/20＝0.60；有功功率P＝R＝1.22×12＝17.28 W；无功功率Q＝XL＝1.22×16＝23.04 var。（3）原功率因数为0.60，tanφ1＝XL/R＝16/12＝1.333；目标功率因数为0.90，tanφ2≈0.484。电容器补偿无功功率Qc＝P（tanφ1－tanφ2）≈14.67 var；电容量C＝Qc/(2πfU2)≈81.1 μF。提高后电源电流I′＝P/(U×0.90)＝17.28/(24×0.90)≈0.80 A。 【解析】（1）由周期和扫描速度求频率，由峰峰值除以2求有效值。（2）串联电阻、电感电路中，Z＝＋XL2），再由欧姆定律、功率因数及功率公式计算。（3）并联电容器补偿感性无功，按Qc＝P（tanφ1－tanφ2）和C＝Qc/(2πfU2)计算；功率因数提高后，在有功功率不变时电源电流减小。 四、综合应用题 10. 某机电设备交流控制柜的调试实训中，使用频率为50 Hz、有效值为220 V的单相正弦交流电源，给串联的电阻元件和电感线圈供电。电阻值为30 Ω，线圈电感量为0.127 H。示波器通道1接电源电压，通道2通过电阻两端电压间接反映电路电流，水平时基为2 ms/div，观察到一个完整周期占10格，两波形相差1.5格。功率因数提高实验要求将功率因数提高到0.90，采用并联电容器进行补偿。求：（1）根据示波器读数，求交流电压的周期、频率和电压与电流的相位差；再计算感抗、阻抗、电流和有功功率。（2）计算将功率因数提高到0.90所需并联电容器的电容量，以及补偿后的电源电流。取π为3.14，结果保留一位小数。（3）判断电容器应串联还是并联在原交流负载两端，并说明示波器接线和功率因数补偿实验中的两项安全或改进措施。 【答案】（1）周期为20 ms，频率为50 Hz，相位差为，电压超前电流。感抗 为39.9 Ω，阻抗 为49.9 Ω，电流 为4.4 A，有功功率 为583.0 W。（2）补偿电容器的电容量约为32.4 μF，补偿后电源电流约为2.9 A。（3）电容器应并联在原交流负载两端。示波器应使用隔离、降压后的安全测试点，严禁直接将普通示波器地夹接入市电导线；电容器应选用额定电压合适的交流电容器，并在断电后充分放电。 【解析】（1）周期为2 ms×10格，频率为周期的倒数。相位差按1.5格与10格之比换算。感抗为 ，阻抗为 ，电流由电压除以阻抗得到，有功功率为 。（2）先由 求补偿无功功率，再由 求电容量，补偿电流由 求得。（3）并联电容器可抵消部分感性无功功率，降低线路电流。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第20练，内容为：示波器观察交流波形、交流串联电路测量和功率因数提高实验。 山东省（春季高考）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第20练 交流电路综合实训 一、单项选择题 1. 一个频率为50Hz的正弦电压信号的周期是？（ ） A. 0.02秒 B. 0.1秒 C. 20秒 D. 50秒 2. 某正弦交流电的图像如图所示，则由图像可知（ ） A. 该交流电的频率为0.02 Hz B. 该交流电的瞬时值表达式为i=20sin(0．02t)A C. 该交流电的最大值为20A D. 该交流电的周期为0.04s 3. 两个正弦交流电信号频率不同，则这两个信号的周期？（ ） A. 相等 B. 前者周期长 C. 后者周期长 D. 无法比较 4. 三相电路中，功率因数为1表示（ ） A. 电路无效率 B. 电路功率最大 C. 电路功率为零 D. 电路有很大功率损耗 二、填空题 5. 正弦交流电的波形可以用______函数表示。 6. 如图所示是正弦交流电流的波形图，它的周期是0.02s，那么，它的初相位是______，电流的最大值是______， t=0.01s时电流的瞬时值是______。 7. 已知一正弦电压，则其最大值为______，频率为______，初相位为______。 8. 提高功率因数的方法之一是并联 ______。 三、计算题 9. 在交流电路综合实训中，使用示波器观察单相正弦交流电源波形，示波器采用一比一探头，垂直灵敏度为10 V/div，水平扫描速度为5 ms/div。屏幕上一个完整周期占4个水平格，波形峰峰值占6.8个垂直格。将电阻R和电感线圈串联后接入该电源，电源电压有效值为24 V，电阻R＝12 Ω，线圈感抗XL＝16 Ω。现要求将该串联电路的功率因数提高到0.90，电容器并联在负载两端。求：（1）交流电压的频率和有效值；（2）串联电路的阻抗、电流、功率因数、有功功率和无功功率；（3）并联电容器的电容量，以及功率因数提高后的电源电流。 四、综合应用题 10. 某机电设备交流控制柜的调试实训中，使用频率为50 Hz、有效值为220 V的单相正弦交流电源，给串联的电阻元件和电感线圈供电。电阻值为30 Ω，线圈电感量为0.127 H。示波器通道1接电源电压，通道2通过电阻两端电压间接反映电路电流，水平时基为2 ms/div，观察到一个完整周期占10格，两波形相差1.5格。功率因数提高实验要求将功率因数提高到0.90，采用并联电容器进行补偿。求：（1）根据示波器读数，求交流电压的周期、频率和电压与电流的相位差；再计算感抗、阻抗、电流和有功功率。（2）计算将功率因数提高到0.90所需并联电容器的电容量，以及补偿后的电源电流。取π为3.14，结果保留一位小数。（3）判断电容器应串联还是并联在原交流负载两端，并说明示波器接线和功率因数补偿实验中的两项安全或改进措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $