工厂供电第版刘介才课后习题详细答案.doc

1、 1 工厂供电 第三版 刘介才主编 课后习题解答 第一章 习题解答 2 1-1 试确定图 1-25 所示供电系统中的变压器 T1 和线路 WL1、 WL2的额定电压？ 图 1-25 习题 1-1的供电系统 解： 1.变压器的一次侧额定电压：应与发电机的额定电压相同，即为 10.5。变压器 1的二次侧额定电压应比线路 1末端变压器 2的一次额定电压高 10，即为 242。因此变压器 1 的额定电压应为 10.5 242 V。 2.线路 1 的额定电压：应 与变压器 2 的一次额定电压相同，即为 220 V。 3.线路 2 的额定电压：应为 35 V，因为变压器 2 二次侧额定电压为 38.5 V

2、，正好比 35 V 高 10。 1-2 试确定图 1-26 所示供电系统中的发电机和各变压器的额定电压？ 图 1-26 习题 1-2 的供电系统 解： 1.发电机的额定电压应比 6 V 线路额定电压高，因此发电机的额定电压应为6.3 V。 2.变压器 1 的额定电压：一次额定电压应与发电机的额定电压相同，因此其一次额定电压应为 6 V。 1 的二次额定电压应比 220/380V 线路额定电压高 10，因此其二次额定电压应为 0.4 V。因此变压器 1 的额定电压应为 6 0.4 V。 3.变压器 2 的额定电压：其一次额定电压应与发电机的额定电压相同，即其一次额定电压应为 6.3 V。 2 的

3、二次额定电压应比 110 V 电网电压高 10，即其二次额定电压应为 121 V。因此变压器 2 的额定电压应为 6.3 121 V。 4.变压器 3 的额定电压：其一次额定电压应与 110 V 线路的额定电压相同，即其一次额定电压应为 110 V。 3 的二次额定电压应比 10k电压高 10，即其二次额定电压应为11 V。因此变压器 3 的额定电压应为 110 11 V。 1-3 某厂有若干车间变电所，互有低压联络线相连。其中某一车间变电所装有一台无载调压型配电变压器，其高压绕组有 +5%、 0、 5% 三个电压分接头，现调在主接头“ 0”的位置（即 U1 N ）运行。但是白天生产时，低压母

4、线电压只有 360V（额定电压为 380V），而晚上不生产时，低压母线电压又高达 415V。试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围（ %）为多少？宜采取哪些改善措施？ 3 解： 1.变电所低压母线昼夜的电压偏差范围： 该变电所白天的电压偏差按式（ 1-2）计算为： 3 6 0 3 8 0% 1 0 0 % 5 .2 6 %380NNUU VVU UV 该变电所晚上的电压偏差按式（ 1-2）计算为： 4 1 5 3 8 0% 1 0 0 % 9 .2 1 %380NNUU VVU UV 因此该变电所昼夜的电压偏差范围为 -5.26% - +9.21%。 2.改善该变电所低压侧电压质量的措施： 为了

5、改善该变电所的电压质量，该变电所主变压器的主接头宜切换至“ -5%”的位置运行，而晚上 则宜切除主变压器，投入低压联络线，由临近车间变电所供电。 1-4 某 10kV 电网，架空线路总长度 40km，电缆线路总长度 23km。试求次中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容道路，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。 解： 1.该系统发生单相接地时的接地电容电流： 按式（ 1-7）计算为： ( 3 5 ) 1 0 ( 4 0 3 5 2 3 ) 2 4 . 13 5 0 3 5 0N o h c a bC U l lIA 2.判断该系统中性点是否需要改变运行方式： 由于 CI 3

6、0A， 因此该系统不必改为中性点经消弧线圈接地的运行方式 。 第二章 习题解答 2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有额定电压 380V 的三相电动机 15kW1 台，11kW3 台， 7.5kW8 台 ,4kW15 台 ,其他更小容量电动机容量共 35kW。试分别用需要系数法和二项式法计算其 30P 、 30Q 、 30S 和 30I 。 解： 1.用需要系数法计算 此机床组电动机的总容量为 1 5 1 1 3 7 . 5 8 4 1 5 3 5 2 0 3eP k W k W k W k W k W k W 查附录表 1 中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，得 0.16 0.2d

7、K （取 0.2） , cos 0.5 , tan 1.73, 因此可求得 : 4 1） 有功计算负荷 按式（ 2-10）得 3030 0 . 2 2 0 3 4 0 . 6dP K P k W k W 2） 无功计算负荷 按式（ 2-11）得 3030 . 6 1 . 7 3 7 0 .40 2 v a rQ P kta n Wk 3） 视在计 算负荷 按式（ 2-12）得 3030 4 0 . 6 8 1 . 2c o s 0 . 5P kWS k V A 4）计算电流按式（ 2-13）得 3030 8 1 . 2 1 2 3 . 43 3 0 . 3 8NS kVAIAU k V 2.用

8、二项式法计算 由附录表 1 查得 0 . 1 4 , 0 . 4 , 5 , c o s 0 . 5 , t a n 1 . 7 3b c x 。 而设备总容量为 203eP kW x 台最大容量的设备容量为 5 1 5 1 1 1 3 7 . 5 1 5 5 . 5xP P k W k W k W k W 1） 有功计算负荷 按式（ 2-21）得 30 0 . 1 4 2 0 3 0 . 4 5 5 . 5 5 0 . 6exP b P c P k W k W k W 2）无功计算负荷 按式（ 2-11）得 3030 1 . 7 3 8 7 . r5 0 . 6 6 v aQ P kt a

9、n Wk 3）无功计算负荷 按式（ 2-12）得 3030 5 0 . 6 1 0 1 . 2c o s 0 . 5P kWS k V A 4）计算电流按式（ 2-13）得 3030 1 0 1 . 2 1 5 3 . 83 3 0 . 3 8NS kVAIAU k V 5 2-2 某 380V 线路供电给 1 台 132kW Y 型电动机，其效率 91% ，功率因数 cos 0.9 。试求该线路的计算负荷 30P 、 30Q 、 30S 和 30I 。 解： 此台电动机功率为 132eP KW ，由于是单台设备， 所以， 30 / 1 3 2 / 0 . 9 1 1 4 5eP P k w

10、3 0 3 0 t a n 1 4 5 t a n ( a r c c o s 0 . 9 ) 7 0 . 2 v a rQ P k 3 0 3 0 / c o s 1 4 5 / 0 . 9 1 6 1 .S P k V A 3 0 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 1 6 1 / 3 0 . 3 8 ) 2 4 5I S k V K V A k V A 2-3 某机械加工车间的 380V 线路上，接有流水作业的金属切削机床组电动机 30 台共85kW(其中较大容量电动机有 11kW1 台， 7.5kW3 台， 4kW6 台，其他为更小容量电动机 )。另外有通风机 3 台，共 5kW；

11、电葫芦 1 个， 3kW（ 40% ）。试分别按需要系数法和二项式法确定各组的计算负荷及总的计算负荷 30P 、 30Q 、 30S 和 30I 。 解： 1.用需要系数法计算 1）金属切削机床组： 查附录表 1，取 0 . 2 5 , c o s 0 . 5 , t a n 1 . 7 3dK ，已知 85eP kW 因此 3 0 ( 1 ) 0 . 2 5 8 5 2 1 . 3deP K P k W k W 303 0 ( 1 ) t a n 2 1 . 3 1 . 7 3 3 6 . 8 v a rQ P k W k 3 0 3 0 / c o s 2 1 . 6 / 0 . 9 4

12、2 . 6 .S P k V A 3 0 ( 1 ) 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 4 2 . 6 / 3 0 . 3 8 ) 6 4 . 7I S k V K V A k V A 2） 通风机组：查附录表 1，取 0 . 8 , c o s 0 . 8 , ta n 0 . 7 5dK ，因此 3 0 ( 2 ) 0 .8 5 4deP K P k W k W 303 0 ( 2 ) t a n 4 0 . 7 5 3 v a rQ P k W k 3 0 ( 2 ) 3 0 / c o s 4 / 0 . 8 5 .S P k V A 3 0 ( 2 ) 3 0 / ( 3 0

13、. 3 8 ) 5 / 3 0 . 3 8 ) 7 . 6I S k V K V A k V A 6 3）电葫芦组：查附录表 1，取 0 . 1 5 , c o s 0 . 5 , t a n 1 . 7 3dK ， 40% ， 因此 3 0 ( 3 ) 0 . 4 0 . 1 5 3 0 . 4 / 0 . 2 5 0 . 5 7deP K P k W k W 303 0 ( 3) t a n 0 . 5 7 1 . 7 3 0 . 9 8 v a rQ P k 3 0 ( 3) 3 0 / c o s 0 . 5 7 / 0 . 5 1 . 1 4 .S P k V A 3 0 ( 3 )

14、 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 1 . 1 4 / 3 0 . 3 8 ) 1 . 7 3I S k V K V A k V A 因此 380V 线路上的总计算负荷为（取 0 .9 5 , 0 .9 7pqKK） 30 0 . 9 5 ( 2 1 . 3 4 0 . 5 7 ) 0 . 9 5 2 5 . 8 7 2 4 . 6P k W k W k W 30 0 . 9 7 ( 3 6 . 9 3 0 . 9 8 ) v a r 0 . 9 7 4 0 . 8 8 v a r 3 9 . 6 v a rQ k k k 2230 2 4 .6 3 9 .6 4 5 .9S k V A

15、 k V A 30 4 5 .9 6 9 .73 0 .3 8kVAIAkV2.用二项式法计算 先求各组的 ebP 和 xcP 1）金属切削机床组：查附录表 1，取 0.14, 0.5, 5,cos 0.5,tan 1.73,b c x 因此 (1) 0 .1 4 8 5 1 1 .9eb P k W k W ( 1 ) 0 . 5 ( 1 1 1 7 . 5 3 4 1 ) 1 8 . 7 5xc P k W k W k W k W 3 0 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 1 . 9 1 8 . 7 5 ) 3 0 . 7exP b P c P k W k W 303 0 ( 1

16、 ) t a n 3 0 . 7 1 . 7 3 5 3 . 1 v a rQ P k W k 3 0 ( 1 ) 3 0 / c o s 3 0 . 7 / 0 . 5 6 1 . 4 .S P k V A 3 0 ( 1 ) 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 6 1 . 4 / 3 0 . 3 8 ) 9 3 . 5I S k V K V A k V A 2）通风机组：查附录表 1，取 0 . 6 5 , 0 . 2 5 , c o s 0 . 8 , t a n 0 . 7 5bc ，故 ( 2 ) 0 .6 5 5 3 .2 5eb P k W k W ( 2 ) 0 .2 5

17、5 1 .2 5xc P k W k W 7 3 0 ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 3 . 2 5 1 . 2 5 ) 4 . 5exP b P c P k W k W 303 0 ( 2 ) t a n 4 . 5 0 . 7 5 3 . 3 8 v a rQ P k W k 3 0 ( 2 ) 3 0 / c o s 4 . 5 / 0 . 8 5 . 6 3 .S P k V A 3 0 ( 2 ) 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 5 . 6 3 / 3 0 . 3 8 ) 8 . 5 5I S k V K V A k V A 3）电葫芦组：查附录表 1，取 0 . 0

18、 6 , 0 . 2 , c o s 0 . 5 , t a n 1 . 7 3bc ，故 ( 3) 0 .0 6 3 0 .1 8eb P k W k W ( 3) 0 .2 0 .3 0 .6 v a rxc P k 3 0 ( 3) ( 3) ( 3) ( 0 . 1 8 0 . 6 ) 0 . 7 8exP b P c P k W k W 折算到 25% 时的 30(3)P 3 0 ( 3 ) 3 0 ( 3 ) 4 0 4 0 0 .5 7 0 .9 8 52 5 2 5P P k W 303 0 ( 3) t a n 0 . 9 8 1 . 7 3 1 . 7 0 v a rQ P

19、 k W k 3 0 ( 3) 3 0 / c o s 0 . 9 8 5 / 0 . 5 1 . 9 7 .S P k V A 3 0 ( 3 ) 3 0 / ( 3 0 . 3 8 ) 1 . 9 7 / 3 0 . 3 8 ) 2 . 9I S k V K V A k V A 以上各组设备中，附加负荷以 (1)xcP 为最大，因此总计算负荷为 30 m a x30 m a x m a x223030( ) ( ) ( 1 1 .9 3 .2 5 0 .1 8 ) 1 8 .7 5 3 4 .2( ta n ) ( ) ta n( 1 1 .9 1 .7 3 3 .2 5 0 .7 5 0

20、 .6 1 .7 3 ) v a r 1 8 .7 5 1 .7 3 v a r5 5 .9 v a r3 4 .2 5 5 .9 6 5 .56 5 .59 9 .53 0 .3 8e i ee i xP b P c P k W k W k WQ b P c PkkkS k V A k V Ak V AIAkV 8 1.需要系数法计算结果列成电力负荷计算表。 序号 设备名称 台数 设备容量Pe/KW 需要 系数 Kd cos tan 计算负荷 Pe/KW Q30/kva S30/(kVA) I30/A 1 机床组 30 85 0.25 0.5 1.73 21.3 36.8 42.6 64.7

21、 2 通风机 3 5 0.8 0.8 0.75 4 3 5 7.6 3 电葫芦 1 3（ =40%） 3.75 （ =40%） 0.25 （ =25%） 0.5 1.73 0.57 0.98 1.14 1.73 4 总计 34 0.54 25.9 40.8 5 取 K =0.95 24.6 38.8 45.9 69.7 2.二项式法计算结果列成电力负荷计算表。 序号 设备名称 台数 设备容量 二项式 系数 b/c cos tan 计算负荷 n 或 n/x Pe /KW Px /KW Pe /KW Q30 /kva S30 /(kVA) I3 0/A 1 机床组 30/5 85 37.5 0.1

22、4/0.5 0.5 1.73 30.7 53.1 61.4 93.5 2 通风机 3 5 0.56/0.25 0.8 0.75 4.5 3.38 5.63 8.55 3 电葫芦 1 3（ =40%） 3.75 （ =40%） 0.250.06/0.2 （ =25%） 0.5 1.73 0.985 1.70 1.97 2.99 4 总计 34 0.54 34.2 55.9 65.5 99.5 2-4 现有 9 台 220V 单相电阻炉，其中 4 台 4kW， 3 台 1.5kW, 2 台 2kW。试合理分配上列各电阻炉于 220/380V 的 TN-C 线路上，并计算其计算负荷 30P 、 30

23、Q 、 30S 和 30I 。 解： 单相电阻炉按其容量尽可能三个相均衡分配，因此 4 台 4kW 的可将 3 台分别接于 A 相，B 相和 C 相，另一台接于 A 相， 3 台 1.5kW 的可接于 B 相， 2 台 2kW 的可接于 C 相。 三个相负荷基本平衡，等效三相计算负荷按容量最大的 B 相负荷的 3 倍计算。 查附表 1 得 0 .7 7 , c o s 1 , ta n 0dK ,因此 30 3 3 0 . 7 7 4 . 5 1 0 . 4deP K P k W k W 30 0Q 3030 1 0 . 4 1 0 . 4c o s 1P kWS k V A 3030 1 0

24、 . 4 163 3 0 . 3 8NS k V AIAU k V9 2-5 某 220/380V 线路上，接有如表 2-5 所列的用电设备。试确定该线路的计算负荷 30P 、30Q 、 30S 和 30I 。 表 2-5 习题 2-5 的负荷资料 设备名称 380V 单头手动弧焊机 220V 电热箱 接入相序 AB BC CA A B C 设备台数 1 1 2 2 1 1 单台设备 容 量 21kVA ( =65%) 17kVA ( =100%) 10.3kVA ( =50%) 3kW 6kW 4.5kW 解： 1.弧焊机各相的计算负荷 1）将接于 AB 相间的 1 台 21kVA（ 65%

25、 ）换算成 100% 时的有功容量（ kW） 。由附录表 1 查得其 cos 0.35 ， 因此按式（ 2-15）可得其有功容量为： 2 1 0 . 3 5 0 . 6 5 5 . 8 8ABP k V A k W 2）将接于 BC 相间的 1 台 17kVA（ 100% ）换算成相同 的有功容量（ kW）。其cos 0.35 ， 因此其有功容量为： 1 7 0 .3 5 5 .9 5BCP k V A k W 3）将接于 CA 相间的 2 台 10.3kVA( 50% )换算成 100% 时的有功容量 (kW)。其cos 0.35 ， 因此其有功容量为： 2 1 0 . 3 0 . 3 5

26、0 . 5 5 . 1 6CAP k V A k W 4）弧焊机换算至各相的有功和无功容量：由表 2-3 查得 cos 0.35 时的功率换算系数 1 .2 7A B A B C B C A Cp p p ， 27.02230, AII FEN 1 .0 5A B A B C B C A Cq q q , 1 .6 3A B B B C C C A Aq q 因此由式 (2-29)式 (2-34)可得各相的有功和无功容量为 : A 相 1 . 2 7 5 . 8 8 0 . 2 7 5 . 1 6 6 . 0 8AP k W k W k W 1 . 0 5 5 . 8 8 v a r 1 .

27、6 3 5 . 1 6 v a r 1 4 . 5 8 v a rAQ k k k B 相 1 . 2 7 5 . 9 5 0 . 2 7 5 . 8 8 5 . 9 7BP k W k W k W 1 . 0 5 5 . 9 5 v a r 1 . 6 3 5 . 8 8 v a r 1 5 . 8 3 v a rBQ k k k C 相 1 . 2 7 5 . 1 6 0 . 2 7 5 . 9 5 4 . 9 5CP k W k W k W 10 1 . 0 5 5 . 1 6 v a r 1 . 6 3 5 . 9 5 v a r 1 5 . 1 2 v a rCQ k k k 5）弧

28、焊机各相的有功和无功计算负荷 : 查附录表 1 得其 0.35dK ， 因此各相的有功和无功计算负荷为： A 相 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 6 . 0 8 2 . 1 3AP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 4 . 5 8 v a r 5 . 1 0 v a rAQ k k B 相 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 5 . 9 7 2 . 0 9BP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 5 . 8 3 v a r 5 . 5 4 v a rBQ k k C 相 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 4 . 9 5 1 .

29、 7 3CP k W k W 3 0 . ( 1 ) 0 . 3 5 1 5 . 1 2 v a r 5 . 2 9 v a rCQ k k 2.电热箱各相的计算负荷 1） A 相电热箱的有功和无功计算负荷： 查附录表 1 得 0 .7 , c o s 1 , ta n 0 ,dK 因此 3 0 . ( 2 ) 0 .7 2 3 4 .2AP k W k W 30. (2) 0AQ 2） B 相电热箱的有功和无功计算负荷： 3 0 . ( 2 ) 0 .7 6 4 .2BP k W k W 30. (2) 0BQ 3） C 相电热箱的有功和无功计算负荷： 3 0 . ( 2 ) 0 .7 4

30、.5 3 .1 5CP k W k W 30. (2) 0CQ 3.线路上总的计算负荷 1）各相总的有功和无功计算负荷： A 相 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 2 . 1 3 4 . 2 6 . 3 3A A AP P P k W k W k W 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 5 . 1 0 v a r 0 5 . 1 0 v a rA A AQ Q Q k k B 相 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 2 . 0 9 4 . 2 6 . 2 9B B BP P P k W k W k W 3 0 . 3 0 . ( 1 ) 3 0 . ( 2 ) 5 . 5 4 v a r 0 5 . 5 4 v a rB B BQ Q Q k k