电气工程概论课后习题答案

第一章 1．电气工程和电工科学的关系是什么？ 电气工程的理论基础是电气科学。

2．与“现代五大工程”的其他工程相比，电气工程的突出特点是什么？

与其他工程相比，电气工程的特点在于：他的出现首先不是来源与文明发展的自发需要，而是来源于科学发现。他以全新的能量形态开辟出一个人类文明的新领域。他的发展又伴生了电子工程，从而孕育出通信，计算机，网络等工程领域，为信息时代的出现奠定了基础。

3．为什么说第二次工业革命是以电气化为主要特征的？

在这一时期，发电，输电，配电已形成了一气轮机，水轮机为原动机，以交流发电机为核心，以变压器与输配电线路等组成的输配点系统为“动脉”的输电网，使电力的生产，应用达到较高的水平，并具有相当大的规模。在工业生产，交通运输中电力拖动，电力牵引，电动工具，点加工，点加热等得到普遍应用。

4．根据自己了解，电气工程有哪些应用？ 多电飞机，线控汽车，全电舰船。

5．20世纪哪些科学技术的进步对电器工程的发展起到了重要作用？ 超导材料，半导体材料，永磁材料，超导磁体技术，电磁技术。

6.电气科学与电气工程的发展史给你哪些启发? 今天电能的应用已经渗透到人类社会的生产，生活的各个领域，他不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文明的极大进步，彻底改变了人类社会生活方式，电气工程也应次被誉为“现代文明之轮”

7.21世纪电器工程科学的发展趋势是什么?

将电气科学与工程和近代数学，物理学，化学，生命科学，材料科学以及系统科学，信息科学等前沿融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时用信息科学的成就改造与提升本学科并开创新的研究方向。

8.为什么说21世纪电器工程与其他科学融合交叉是他的显著特点?

21世纪的电气工程科学将在与信息科学，材料科学，生命科学及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展，创新和飞跃往往发生在学科的交叉点上，

9电气工程科学的基础理论包括那些?

电路藜芦，电磁理论，电磁计量理论等。

10你认为今后电气工程还会有哪些新应用?

电力大系统，电力传动系统及电力电子变流系统中各问题基于新材料，新原理成为开拓新应用领域的电机，电器，电能质量的理论及其测量控制，现代测量传感技术。

11你认为还有那些计算机软件可以用于今后的专业学习? MATLAB，PSPICE，EMTP，SABER，ANSOFT。

第二章 1.什么是电机的可逆原理?

发电机和电动机是同一种机器的两种不同的功能，用其作为电流输出装置就是发电机，用其作为动力供给装置就是发电机。这就是电机的可逆原理。

2.电机有哪些不同的分类方法?

按照所应用的电流种类，按照在应用中的功能，按功率的大小。

3为什么用电动机驱动车船可以简化机械传动系统?

可以简化生产机械中的结构，提高生产率和产品质量，能实现自动控制和远距离操作，讲情繁重的体力劳动。

4.为什么交流电机调速系统必将取代直流电机调速系统?

交流电机主要应用于功率较大，不需调速，长期工作的各种机械。随着电力电子技术的进步。交流电机将占主导地位。

5.为什么有人说永磁无刷直流电动机实际上是一种交流电动机?

因为其生产的交流正弦波实际上与交流电动机产生的正弦波类似/

6为什么磁悬浮列车要用直线电动机驱动?

由于不能通过轮子将转矩传递给钢轨，磁悬浮列车都是由直线电动机驱动的

7电动汽车常用的电动机是哪几种,各有什么优缺点?

目前电动汽车的驱动电动机主要是有直流电动机，异步电动机，永磁无刷电动机，开关磁阻电动机等。这些电动机的优缺点：从发展来看，永磁无刷电动机体积小，重量轻，节能效果好，可以作成特殊形状，因此一般认为前景最好。目前永磁电动机还存在成本高，容易退磁的缺点。无轨电车，有轨电车，电瓶车，电动自行车目前多数是靠直流电动机驱动的，今后也将逐步改为更可靠的交流电动机驱动

8.电动机的选用要考虑那些因素?

选择电机的种类是从交流或直流，机械特性，调速去起动性能，维护及价格几个方面考虑的。

9我国高压电器和低压电器是如何划分的?

在我过，工作交流电压在1000V及以下，直流电压在1500V及以下的属于低压电器。工作交流电压在1000V以上，直流电压在1500V以上的属于高压电器。

10隔离开关与断路器有什么区别?

断路器是正常电路条件下或规定的异常电路条件下（如短路），在一定时间内接通，分断线路承载电流的机械式开关电器，由导电回路，可分触头，灭弧装置，底座，传动机构及操作机构等组成的。隔离开关是没有专门灭弧装置的电器开关，一面次一般不能带负荷操作。隔离开关主要用于设备或线路的检修和分段进行电气隔离，使检查人员能清晰的判断隔离开关处于分闸位置，达到安全操作和安全检修的目的。

11.继电器的共同特点是什么?

当输入的物理量达到规定值时，其电器输出电路被接通或阻断的自动电器。

12.在电机学中哪几方面的内容最重要?

物理模型，数学模型，实际运行，实验测试。

第三章

1.为什么电力工业必须优先与其他工业部门的发展?

电力工业是生产和销售电能的行业。电力工业的任务是为社会提供能源，既向用户提供安全，可靠，方便，优质，经济的电能。它是现代社会不可缺的一种功用事业。是国民经济重要的基础产业，也是国民经济发展战略中的重点和先行行业。电力工业必须优先与其他工业部门的发展而发展，其建设和发展的速度必须适应国民经济生产总值的增长速度，只有这样，国民经济各部门才能够快速而稳定地发展，这是社会的进步，综合国力的增强及人民物质文化生活现代化的需要。

2.电力系统由哪几部分构成?

电力系统是由发电，变电，输电，配电，用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术和经济要求组成一个同意系统。

3.现代电力系统的特点是什么?

电力系统技术上发展的特征可用“大机组，大电网，高电压”来描述，可靠性也成为电力系统规划，设计，运行考虑的首要因素。20世纪60年代以来，以控制，通信和计算机技术的引进与广泛应用为标志，数字化，网络化，信息化，智能化技术日益提高了电力系统的自动化水平。以电力电子技术为基础，直流输电技术成为成熟技术，灵活交流输电技术也得到了重视和发展。以上这些构成了现代电力系统技术的新特征。 4发电设备最基本的控制是那些?

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。）

5考核电能质量的指标有哪些?

一般用频率，电压，波形，电压和电流的不对称来衡量。

6.为什么目前世界上的发电站以火电站为主?

火电发电包括燃气轮机发电和燃气蒸汽联合循环发电等，其中前者发电厂是一种清洁电源切启动快速，可作为调峰电源承担负荷曲线上的尖峰负荷，后者可显著提高热效率。

7.你认为还有哪些能源可以用于发电?

8既然历史上交流输电取代了支流输电,为什么现在有的电网又采用高压支流输电?

① 因为交流系统中的同步发电机并联运 行的稳定性问题也是一个重要的技术问题。为彻底解决问题，工程师的思想又转向直流输电。 ② 直流输电线路造价低于交流输电线路。

9电力市场的基本原则是什么?

电力市场是采用经济，法律等手段，本着公平竞争，自愿互利的原则。

10.灵活交流输电技术的作用是什么?

与其他电力设备组成灵活交流通电系统，以实现更灵活的调整，从而大幅度提高输电线路的传输能力，提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

11从可持续发展的角度来看,电力发展应注意哪些问题?

对于电力生产来说，总的要求是要在实现发展条件下保证高质量，高效率，低污染的电能供应，以达到保护生态环境，节约资源，与经济社会和环境的可持续发展内相适应。

第四章

1.为什么说晶闸管的诞生开启了电力电子技术的新纪元?

晶闸管于1960年正式供应市场，由于晶闸管是PNPN结构，具有更低的导通降压，又是可控的器件，因此他的发明被称为电子学的第二次革命，从现代角度来理解电力电子技术的内涵，晶闸管可以说是第一种电力电子半导体器件，它开启了电力电子技术的新纪元。

2.电力电子技术与哪些技术的关系最为紧密? 电力电子变换技术和电力电子软件开发技术。

3.电力电子技术的主要内容?

⑴电力半导体器件⑵变换器电路结构与设计⑶控制与调节⑷电力电子技术中的储能元件⑸电子电路的封装与制造⑹电磁干扰和电磁兼容⑺点饥控制⑻电力质量控制。

4常见的功率半导体器件及主要特点是什么?

二极管，晶闸管，GTO，VDMOS，BJT，IGBT，IGCT。从这些功率半导体器件的开关特性来说，分为三类。第一类是二极管，加上正向电压就接通，加上反向电压就断开，称为不控型器件，第二类是晶闸管，加上正向电压时，能控制接通，不能控制断开，称为半控型器件。第三类是后面5种器件，加上正向电压时，能控制接通，也能控制断开，称为全控型器件。

5.为什么同一类电力电子开关器件也会有不同的外观? 根据不同的电力电子应用领域，电子开关需要与其功能器件相兼容，所以外观各不相同。

6在电力电子技术中,根据电能变换的输入输出形式,可以分为哪四种形式?

AC/DC（交流到直流）—整流，DC/AC（直流到交流）—逆变，DC/DC（直流到直流）—斩波，AC/AC（交流到交流）—交流调压，或周波变换。

7磁场定向控制系统的特点是什么?

通过坐标转换，把交流异步电动机在按转子上磁链定向的同步旋转坐标系上等效成直流电动机，从而模仿直流电动机进行控制，得到静，动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美的交流调速系统。

8试述今后电力电子技术的发展方向.

集成化，模组化，智能化，高频化，不断提高装置效率，不断拓展电压应用范围。

9为什么近20年来交流传动才开始取代直流传动? 在20世纪的大部分年代里，鉴于直流电动机具有对速度进行完全和便利的控制能力，高

性能的传动都采用直流电机，结构简单，维护量少的交流电机由于转矩和转速的调节困难，只能用在大量的不需要调速的传动系统，20世纪80年代后，由于矢量控制技术和直接力矩控制技术的发展为交流电机调速提供了理论依据，加之电力电子可关断器件的实用化，交流传动技术开始走向成熟，其优越性开始得到显现。到1995年左右，欧洲停止了维修大量的直流传动系统的机车，开始全部生产交流传动机车。我国也于1998年提出了用10年左右时间实现从直流传动到交流传动的转换的产业政策。

10.根据你的观察,你身边还有那些设备采用了电力电子技术?

第五章

1.为什么范德格拉夫高压静电起电机很少用于电力系统的高压测试? 它一般应用于正离子加速器或告诉穿透性X射线发生器的电源。

2.为什么电力系统要尽可能提高输电电压?

因为电流大的时候，在输电线电阻R上引起的热耗将增大。提高输电电压，可以提高输电功率，降低损耗。

3当前我国最高的交,直流输电电压是多少?

当前我国的交，直流输电电压已高达750KV和±500KV

4.隔离开关与断路器各起什么作用? 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。

5电器设备绝缘试验的目的和主要内容是什么?

目的：通过实验，掌握电气设备绝缘的情况，保证产品的质量或尽早发现绝缘缺陷，从而进行相应的维护与检修，防患于未然，以保证设备的安全进行。 内容：电气设备绝缘试验包括以下方面：绝缘电阻及吸收比的测量，泄露电流的测量，介质损失角正切值tana的测量值，局部放电的测量，绝缘油的色谱分析，工频交流耐压试验，直流耐压试验，冲击高压试验，反击高压试验，电气设备的在线监测技术。

6避雷针与避雷器有何区别

避雷针是防止雷直击电气设备的保护装置，但由于各种原因，如绕击，反击或受条件限制未装置避雷针，电气设备仍会有被雷击的可能。此外当雷击线路和线路附近的大地时，在输电线路上有过电压产生，它将一流动波的形式，沿线路传到变电站内，危机绝缘薄弱的地方或变电站内的贵重设备。因此为了保护电气设备必须安设防止流动过电压的装置，这种保护设备就是避雷器。当系统中出现过电压时，避雷器的作用是既要限制过电压以保护电气设备不受过电压的损害，又要保证不会跳闸停电保证可靠运行。

7电力系统过电压是怎样分类的? P171

第六章

1为什么说电工新技术的分支常常是由多种基础技术的交叉融合产生的? 电工新技术是由各种新理论，新原理，新材料，新技术交叉融合产生的综合性学科。

2采用高温超导体的电器设备有哪些?

超导电机，超导悬浮轴承，超导磁悬浮列车，超导变压器等。

3日本高速磁悬浮列车为什么采用超导电动机?

利用超导线圈的零电阻特性制成同步电机的励磁线圈，除了维持低温所需的能量外，超导线圈的巨大电流一经形成就不用外加电源，因此可以减小电机励磁线圈的体积，也可以节能。由于不必担心能耗，气隙可以比普通惦记大几十倍以上，电机定子甚至可以做成无铁心的空心线圈。

4核聚变发电与核裂变发电相比有哪些优越性?

与核裂变相比，核聚变的燃料取之不尽用之不绝，而且运行安全，因为核聚变反应堆不会产生大量的放射性物质，而且核聚变的燃料用量极少。与核裂变采用的放射性元素铀等不同，核聚变需要的燃料上重氢，而地球上的重氢氚和氚却是取之不尽，用之不竭的。

5．与一般的火力发电相比，磁流体发电的优越性主要表现在哪几个方面？ ①综合效率高 ②磁流体发电的热效率高，因而排放的废热少，产生的污染物自然就少多了 ③噪音小，设备结构简单，体积和重量也大大减小。 综上，其具有高效率，低污染，少用水的重大优越性。

6为什么磁流体推进船需要超导技术的配合?

7太阳能光伏发电和热发电各自适合什么场合？

光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电器，大到兆瓦级电站，小到家电，光伏电源都可以发挥作用，但最能发挥其优点的还是作为分散式电源或与居民住宅融为一体供电。

8德国和日本高速磁悬浮列车有哪些共同点和不同点?

9燃料电池是如何分类的?

10.飞轮电池集成了哪些技术?

11电磁线圈炮与轨道炮各自的原理是什么?

12微机电系统技术的目标是什么?

微机电系统技术的目标是通过系统的微型化，集成化来探索具有新原理，新功能的元件和系统。它将电子系统和外部世界有机的联系起来，不仅可以感受运动，光，声，热，磁等自然界信号，并将这些信号转换成电子系统可以认识的点信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需要的操作。

2采用高温超导体的电器设备有哪些?

超导电机，超导悬浮轴承，超导磁悬浮列车，超导变压器等。

3日本高速磁悬浮列车为什么采用超导电动机?

利用超导线圈的零电阻特性制成同步电机的励磁线圈，除了维持低温所需的能量外，超导线圈的巨大电流一经形成就不用外加电源，因此可以减小电机励磁线圈的体积，也可以节能。由于不必担心能耗，气隙可以比普通惦记大几十倍以上，电机定子甚至可以做成无铁心的空心线圈。

4核聚变发电与核裂变发电相比有哪些优越性?

与核裂变相比，核聚变的燃料取之不尽用之不绝，而且运行安全，因为核聚变反应堆不会产生大量的放射性物质，而且核聚变的燃料用量极少。与核裂变采用的放射性元素铀等不同，核聚变需要的燃料上重氢，而地球上的重氢氚和氚却是取之不尽，用之不竭的。

5．与一般的火力发电相比，磁流体发电的优越性主要表现在哪几个方面？ ①综合效率高 ②磁流体发电的热效率高，因而排放的废热少，产生的污染物自然就少多了 ③噪音小，设备结构简单，体积和重量也大大减小。 综上，其具有高效率，低污染，少用水的重大优越性。

6为什么磁流体推进船需要超导技术的配合?

7太阳能光伏发电和热发电各自适合什么场合？

光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电器，大到兆瓦级电站，小到家电，光伏电源都可以发挥作用，但最能发挥其优点的还是作为分散式电源或与居民住宅融为一体供电。

8德国和日本高速磁悬浮列车有哪些共同点和不同点?

9燃料电池是如何分类的?

10.飞轮电池集成了哪些技术?

11电磁线圈炮与轨道炮各自的原理是什么?

12微机电系统技术的目标是什么?

微机电系统技术的目标是通过系统的微型化，集成化来探索具有新原理，新功能的元件和系统。它将电子系统和外部世界有机的联系起来，不仅可以感受运动，光，声，热，磁等自然界信号，并将这些信号转换成电子系统可以认识的点信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需要的操作。

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