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1、練習(xí)題解答,解 S 閉合時,,S 斷開時,下一題,返回練習(xí)題集,解:S閉合時,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解 S 斷開時,,1.5.1 試根據(jù)理想電壓源和理想電流源的特點分析圖示的兩電路:當(dāng) R 變化時,對其余電路(虛線方框內(nèi)的電路)的電壓和電流有無影響?R 變化時所造成的影響是什么?,(a),(b),下一題,上一題,返回練習(xí)題集,S 斷開時,I2 = IS = 2 A 選取由 US、R2 和 S 組成的回路,利用KVL 求得 U = US R2 I2 4 V S 閉合時, R2 右端電位與 US 下端電位相同, R2 兩端電壓等于 US ,故 I2 = USR2 = 6 A 選取右上結(jié)點,
2、利用 KCL 求得 I = I2 IS 4 A,1.6.1 圖示電路中,已知 US6 V,IS2 A ,R12 ,R21 。求開關(guān) S 斷開時開關(guān)兩端的電壓 U 和開關(guān) S 閉合時通過開關(guān)的電流 I(不必用支路電流法)。,解 設(shè)通過 R2 的電流為 I2 。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.6.2 圖示電路中,已知 US6 V ,IS2 A, R1R24 。求開關(guān)S斷開時開關(guān)兩端的電壓U和開關(guān)S閉合時通過開關(guān)的電流 I(在圖中注明所選的參考方向)。,解 設(shè)所求電壓和電流的參考方向如圖。,S 斷開時, U14 V,S 閉合時, I 3.5 A,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解 設(shè) 2 電阻上電
3、流為 I3, 如圖。,該電阻與 10 V恒壓源并聯(lián),故其上電壓為10 V,所以 I3 = (102) A = 5 A 。 右回路: 5I12I340 = 0,則 I1= 6 A 或外回路:5I11040 = 0,有 I1= 6 A 再用 KCL 求得 I2= I1I3= 1 A, 左恒壓源的功率 P1240 W,由于其電壓和電流的實際方向符合電源關(guān)聯(lián)參考方向,故起電源作用; 右恒壓源的功率P210 W,由于其電壓和電流的實際方向符合負(fù)載關(guān)聯(lián)參考方向,故起負(fù)載作用。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,左恒流源的功率 P140 W,起電源作用; 右恒流源的功率 P23 W,起負(fù)載作用。,設(shè) 2 電阻上
4、電流為 I,5 電阻兩端電壓為U3 如圖。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解,1.6.5 試分析圖示兩電路中:(1) 圖(a)中的理想電壓源在R 為何值時既不取用也不輸出電功率?在 R 為何范圍時輸出電功率?在 R 為何范圍時取用電功率?而理想電流源處于何種狀態(tài)? (2) 圖(b)中的理想電流源在R為何值時既不取用也不輸出電功率?在R為何范圍時輸出電功率?在 R 為何范圍時取用電功率?而理想電壓源處于何種狀態(tài)?,解 (a)當(dāng) R1 時理想電壓源既不取用也不輸出電功率;R 1 時,理想電壓源取用電功率。而理想電流源始終起電源作用。,(b)當(dāng) R1 時理想電流源既不取用也不輸出電功率;R 1 時,
5、理想電流源輸出電功率; R 1 時,理想電流源取用電功率。而理想電壓源始終起電源作用。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.6.6 圖示電路已知 US4 V ,IS11 A , R12 , R25 , R32 , R44 。試根據(jù)題 1.5.1 總結(jié)出的規(guī)律將電路簡化后求出 I4;根據(jù)題 1.6.5 總結(jié)出的規(guī)律,分析 IS2 輸出和取用電功率的條件。,解,I41 A,當(dāng) IS2 2 A 時, IS2 起電源作用,輸出電功率。,當(dāng) IS2 2 A 時, IS2 起負(fù)載作用,取用電功率。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解 各支路和結(jié)點標(biāo)于圖中。,聯(lián)立方程,解得: I10.2 A I21.6 A I
6、31.4 A,1.7.1 用支路電流法求圖中各支路電流,并說明 US1 和 US2 是起電源作用還是起負(fù)載作用。圖中US112 V ,US215 V ,R13 , R21.5 , R39 。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,聯(lián)立方程,解得: I12.5 A I20.5 A I32 A I41 A,1.7.2 用支路電流法求圖中各支路電流。,解 各支路和結(jié)點標(biāo)于圖中。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.8.1 用疊加原理求圖示電路中的電流I1和 I2 。,解,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解,1.8.2 用疊加原理求圖示電路中的電流 I 。,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解 恒壓源US16 V 單
7、獨作用時,,1.8.3 在圖示電路中,當(dāng) US16 V 時 ,Uab8 V,試用疊加原理求 US0 時的 Uab 。,則 US0 時Uab 的值可記做 Uab 應(yīng)為三個電源共同作用的結(jié)果減去恒壓源單獨作用的結(jié)果:,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.8.4 圖示電路中,R2 R3。當(dāng) IS0 時,I12 A, I2I34 A。求 IS10 A 時的 I1、I2 和 I3 。,解 恒流源 IS10 A 單獨作用時,,則三個電源共同作用時:,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,解 US 的數(shù)值加倍則流通過 R 的電流亦應(yīng)加倍, 即為 10 A。,1.8.5 圖示的虛線方框內(nèi)是一個由線性電阻組成的任意的無源
8、電路,現(xiàn)已知 US6 V 時,通過 R 的電流為 5 A。若將 US 增加到 12 V,問通過 R 的電流是多少 ?,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.9.1 用戴維寧定理求圖示電路中通過理想電壓源的電流。圖中 US10 V, IS13 A, IS25 A,R12 ,R23 ,R34 。 解,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.9.2 用戴維寧定理求圖示電路中理想電流源兩端的電壓。 解,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.9.3 用戴維寧定理求圖示電路中的電流I2 。 解,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.9.4 用諾頓定理求圖示電路中的電流 I3 。 解,下一題,上一題,返回練習(xí)題集,1.10.
9、1 某非線性電阻的伏安特性如圖示,已知該電阻兩端的電壓為3 V,求通過該電阻的電流及靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻。 解,上一題,返回練習(xí)題集,【解】 (1) 求初始值 由于 S 閉合前,電路已穩(wěn)定,C 相當(dāng)于開路,i1 = IS = 1.5 A。因此,根據(jù)換路定律,由換路前( S 斷開時)的電路,首先求得,然后,根據(jù),由換路后 (S 閉合時) 的電路求得,返 回練習(xí)題題集,下一頁,下一題,2.2.1在圖所示電路中,開關(guān) S 閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài),試確定 S 閉合后電壓 uC 和電流 iC、i1、i2 的初始值和穩(wěn)態(tài)值。,練 習(xí) 題 解 答,(2) 求穩(wěn)態(tài)值 由于電路穩(wěn)定后,C 相當(dāng)于開路。因此,首先求得
10、,然后,進(jìn)一步求得,返 回練習(xí)題題集,上一頁,下一題,返 回練習(xí)題題集,下一頁,下一題,【解】 (1)求初始值 由于 S 閉合前,電路已穩(wěn)定, L 相當(dāng)于短路,R2 兩端的電壓等于 US, R2 中的電流即 iL。因此,根據(jù)換路定律,由換路前( S 斷開時)的電路,首先求得,然后,根據(jù),由換路后 (S 閉合時) 的電路求得,上一題,2.2.2在圖所示電路中,開關(guān) S 閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài),試確定 S 閉合后電壓 uL 和電流 iL、i1、i2 的初始值和穩(wěn)態(tài)值。,(2) 求穩(wěn)態(tài)值 由于電路穩(wěn)定后,L 相當(dāng)于短路,因此首先求得,然后,進(jìn)一步求得,返 回練習(xí)題題集,上一頁,下一題,上一題,或者,穩(wěn)
11、態(tài)值:,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】初始值:,2.2.3在圖所示電路中,開關(guān) S 閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài),C 中無儲能,試確定 S 閉合后電壓 uC、 uL和電流 i1 、 iC 、iL 的初始值和穩(wěn)態(tài)值。,2.3.1在圖所示電路原已穩(wěn)定,在 t = 0 時,將開關(guān) S 閉合,試求 S 閉合后的 uC 和 iC。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 本題目是練習(xí)利用電阻的串并聯(lián)來簡化電路,求出響應(yīng)。 根據(jù)換路定律和電路穩(wěn)定時電容相當(dāng)于開路,由換路前的電路求得 換路后電容經(jīng) R3 及 R1 與 R2 的并聯(lián)電阻放電,響應(yīng)為零輸入響應(yīng)。電路可簡化為圖所示,其中等效電阻設(shè) 電
12、路的時間常數(shù) 所以,返 回練習(xí)題題集,上一頁,下一題,上一題,2.3.2在圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài),在 t = 0 時,將開關(guān) S 閉合,試求響應(yīng) uC 和 iC,并說明是什么響應(yīng)?,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 本題目是為了練習(xí)利用戴維寧定律將電路簡化后求響應(yīng)。 由于換路前電容無儲能,故 uC(0) = 0 ,響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。 將換路后電路中的電容支路提出,使余下電路成為有源二端網(wǎng)路,利用戴維寧定理,將原電路變?yōu)閳D所示電路,由戴維寧定理求得,電路的時間常數(shù),則,返 回練習(xí)題題集,上一頁,下一題,上一題,2.3.3圖所示電路原已穩(wěn)定,求開關(guān) S 閉合后的響應(yīng) uC 和 i1
13、、 i2 ,并畫出其變化曲線。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 本題目與上題相同,只是響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。換路前電容未儲能, uC(0) = 0 。 將換路后電路中電容提出,用戴維寧定理將剩下的有源二端網(wǎng)路化簡為等效電壓源,則換路后電路可化簡為如圖所示 。 其中,則,所以,返 回練習(xí)題題集,下一頁,上一頁,下一題,上一題,uC、i1、i2 的變化曲線見圖,上一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,2.3.4圖所示電路中電容原先未充電。在 t = 0 時將開關(guān) S1 閉合, t = 0.1s 時將開關(guān) S2 閉合,試求 S2 閉合后的響應(yīng) uR1,并說明是什么響應(yīng)。,下一頁,返
14、回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 此題目與上題相同,只是該電路兩次換路,第二次換路 (S2 閉合) 時 uC 的初始值應(yīng)等于第一次換路 (S1 閉合) 后 uC 在 t = 0.1s 時數(shù)值。 t 在 00.1 s 時,電路為圖 (a) 所示,且 uC(0) = 0。電路的時間常數(shù),t=0.1s時,S2合上,則,返 回練習(xí)題題集,下一頁,上一頁,下一題,上一題,t = 0.1 s 換路后電路可化簡為圖 (b) 所示,電路的時間常數(shù),則,則,此為全響應(yīng),上一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,2.4.1圖所示電路原已穩(wěn)定。在 t = 0 時將開關(guān) S 從 a 端換接到 b 端。試求換路后的
15、響應(yīng) iL 和 uL。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 此題目與 2.3.1 相同,只是將 C 改為 L。 根據(jù)換路定律和電路穩(wěn)定時電感相當(dāng)于短路,由換路前的電路得 換路后電感經(jīng)串聯(lián)電阻放電,響應(yīng)為零輸入響應(yīng),設(shè) 電路的時間常數(shù) 所以,返 回練習(xí)題題集,上一頁,下一題,上一題,2.4.2圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。試求 S 閉合后的 i2 、iL 和 uL,并畫出其變化曲線。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 此題目與 2.3.2 相同,只是將 C 改為 L。 換路前電感無儲能,iL(0) = 0,響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。 將換路后電路中的電感支路提出,使余下電路成為有
16、源二端網(wǎng)路,用戴維寧定理將原電路變?yōu)閳D所示電路,其中:,電路的時間常數(shù),則,返 回練習(xí)題題集,下一頁,上一頁,下一題,上一題,上一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,iL、u、i2 的波形見圖,2.4.3 圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。在 t = 0 時將開關(guān) S 從 a 端改合到 b 端。試求換路后的 iL 和 uL,并說明是什么響應(yīng)。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,【解】 此題目與上題相同,只是響應(yīng)改為全響應(yīng)。 首先根據(jù)換路定律,由換路前的電路求得 然后將換路后的電路用戴維寧定理簡化成圖 (b) 所示電路,其中 所以 電路的時間常數(shù) 則,此響應(yīng)應(yīng)屬全響應(yīng)。,返 回練習(xí)題題集,上一頁
17、,下一題,上一題,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,2.5.1 圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。試用三要素法求開關(guān) S 閉合后的 uL 和 uR。,則,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,2.5.2 圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。試用三要素法求 S 閉合后的 uC。,【解】,2.5.3 圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài),在 t = 0 時,將開關(guān) S 斷開,試用三要素法求換路后的 uC 和 iC。,則,【解】,返 回練習(xí)題題集,下一題,上一題,2.5.4 圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。試用三要素法求開關(guān) S 斷開后的 iL 和 uL。,【解】,則,返回練習(xí)題題集,上一題,練 習(xí) 題 解 答,下一題,返 回,【解】 本題目的是
18、為了熟悉正弦交流電的三要素。,(1),(2)波形圖如圖3.5 所示。,3.1.1 已知某負(fù)載的電流和電壓的有效值和初相位分別 是2A 、- ; 36V、 , 頻率均為 50 Hz。(1)寫出它們的 瞬時值表達(dá)式;(2)畫出它們的波形圖;(3) 指出它們的幅 值、角頻率以及二者之間的相位差。,圖3.5,下一頁,下一題,(3) 幅值 角頻率 相位差,返 回,上一頁,上一題,下一題,返 回,下一頁,3.2.1 已知某正弦電流當(dāng)其相位角為 時,其值為 5 A, 則該電流的有效值是多少?若此電流的周期為 10 ms,且在 t0 時正處于正值過渡到負(fù)值時的零值,寫出電流的瞬時 值表達(dá)式 i 和相量 。,【
19、解】 本題目的仍是為了熟悉正弦交流電的三要素。 設(shè) i = Imsin(t +) A 則,5 A = Imsin A = 0.5 Im A,故,故,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 本題目的是為了熟悉復(fù)數(shù)運算。,上一題,下一題,返 回,下一頁,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 本題目的是為了熟悉 R、C、L,在交流電路中的作用,即熟悉單一參數(shù)交流電路。 當(dāng)f50 Hz、U100 V時 S 合向 a :,圖3.6,3.3.1 在圖3.6(教材圖3.01)所示 電路中,已知 求電源的頻率和電壓分別為50 Hz、100 V 和1 000 Hz,100 V兩種情況下,開關(guān) S 合向 a、b
20、、c 位置時電流表的讀數(shù),并 計算各元件中的有功功率和無功功率。,上一題,下一題,返 回,下一頁,S 合向 b:,S 合向 c :,當(dāng)f1 000Hz、U100 V時 S 合向 a:,上一題,返 回,下一題,下一頁,上一頁,S 合向 b:,S 合向 c:,上一題,返 回,下一題,上一頁,【解】本題的目的有二:一是熟悉R、C、L三者在交直流電路中的作用有何不同;二是熟悉它們在交直流電路中的分析方法有何不同。,3.4.1 在圖3.7(教材圖3.02)所示電路中,三個照明相同, ,試問接于交流電源上時,照明燈的亮度有什么不 同?若該接到電壓相同的直流電源上,穩(wěn)定后,與接交流電 源時相比,各照明燈的亮
21、度有什么變化?,圖3.7,照明燈的亮度取決于它們消耗的電功率的大小。由于照明燈是電阻性元件且三個照明燈相同,即它們的電阻 相同,功率 ,因而可以比較三者電路的大小即可判斷出它們的亮度。,上一題,下一題,返 回,下一頁,接交流電源時,上一題,下一題,返 回,下一頁,上一頁,顯然,與接交流電源時相比,IA不變,A 亮度不變,IB 為零, B 不亮,IC 增大,C 亮度增加。,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 本題為串聯(lián)交流電路的分析題,目的是為了熟悉 電壓、電流和阻抗的關(guān)系。,(1),u 超前于 i ,電感性,上一題,下一題,返 回,下一頁,u 與 i 同相,電阻性。,上一題,下一題,返 回
22、,上一頁,【解】 當(dāng)線圈接直流電源時,其電感相當(dāng)于短路,故,當(dāng)線圈接交流電源時,其阻抗為,故感抗和電感為,3.4.3 將一個電感線圈接到 20 V直流電源時,通過的電 流為1 A,將此線圈該接于2 000 Hz、20 V的電源時,電流為 0.8 A。求該線圈的電阻 R 和電感 L 。,上一題,下一題,返 回,【解】 解法1:利用相量圖求解,3.4.4 一個 R 、C 串聯(lián)電路,當(dāng)輸入電壓為1 000 Hz、12V時,電路中的電流為 2 mA,電容電壓 滯后于電源電壓 ,求 R 和 C。,上一題,下一題,返 回,下一頁,解法2:利用公式求解,由阻抗三角形求得,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解
23、】 (1),圖3.9,上一題,下一題,返 回,下一頁,(2)由于 ,所以 時,Z最 小,I 最大。這時,上一題,下一題,返 回,上一頁,3.4.6 在圖3.10(教材圖3.04)所示電路中,已知U220 V, 超前于 ,超前于 ,求 和 。,【解】 本題未給出電路參數(shù),只給出了相位關(guān)系,利用相 量圖求解比較方便?,F(xiàn)選電流為參考相量,據(jù)意定性地畫出相 量圖如圖3.11所示。從相量圖中可以知道 超前 ,而且,上一題,下一題,返 回,下一頁,或,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 (1)f 50 Hz時,如圖3.14所示,選擇 ULC 為參考相量,畫出 和 ;由 ,再畫出 ;由 與 同相,畫出
24、;最后由 ,畫出 。由相量圖求得,上一題,下一題,返 回,下一頁,現(xiàn)在頻率增加了一倍,故 XL 增加一倍,XC 減少一半, 即現(xiàn)在,(2)f100 Hz 時 由于 f50 Hz 時,可求得,上一題,下一題,返 回,下一頁,上一頁,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 S 斷開時,,與 的相位差,上一題,下一題,返 回,下一頁,上一題,下一題,返 回,上一頁,圖3.17,上一題,下一題,返 回,下一頁,上一題,下一題,返 回,上一頁,由于 RXC ,所以 IR = IC , 且 與 的相位差為 。,又由于 與 同相、 超前 于 , 超前,上一題,下一題,返 回,下一頁,所以 、 、 之間成等腰
25、直角三角形關(guān)系。,故,上一題,下一題,返 回,上一頁,【解】 由S閉合時的電路求得,上一題,下一題,返 回,下一頁,由 S 斷開時的電路求得,由于 故,圖3.20,返 回,上一頁,上一題,下一題,上一題,下一題,返 回,下一頁,無論 S 合到 a、b、c中哪一位置,負(fù)載電流的大小 I 都應(yīng)保 持不變,故電路總阻抗模也應(yīng)不變(注意總阻抗角是不同的), 即,S 合向a 時, ,故,返 回,下一頁,上一題,下一題,上一頁,S 合向 b 時, ,故,S 合向 c 時 ,故,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】 R 和 XL串聯(lián)支路的功率因數(shù)角,該支路的無功功率,S閉合后,電路的總有功功率、無功功率和
26、視在功率分別為 P = P1+P2 = ( 726 + 74 ) W = 800 W Q = Q1Q2 = ( 965.6 168 ) var = 797.6 var,上一題,下一題,返 回,下一頁,由于S 閉合后,電路的總無功功率減少了,故知Z2為電容性。,由此求得總電流為,再由開關(guān) S 支路求得,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】,3.7.3 兩臺單相交流電動機并聯(lián)在220V交流電源上工作, 取用的有功功率和功率因數(shù)分別為 0.5 kW,20.707 求總電流、總有功功率、無功功率、視 在功率和總功率因數(shù)。,上一題,下一題,返 回,【解】 (1),上一題,下一題,返 回,下一頁,(2)
27、,返 回,上一頁,上一題,下一題,(4)相量圖如圖3.24所示,(3),圖3.24,返 回,上一頁,上一題,下一題,上一頁,【解】(1),3.7.5 有一電感性負(fù)載,額定功率 ,額定電 壓 ,額定功率因數(shù) ,現(xiàn)接到 50 Hz、380 V 的交流電源上工作。求:(1)負(fù)載的電流、視在功率和無 功功率;(2)若與負(fù)載并聯(lián)一電容,使電路總電流降到120 A, 此時電路的功率因數(shù)提高到多少?并聯(lián)的電容是多大?,上一題,下一題,返 回,下一頁,(2)設(shè) ,則,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】,圖3.25,(1),上一題,下一題,返 回,下一頁,圖3.25,返 回,下一頁,上一題,下一題,上一頁,
28、返 回,下一頁,上一題,下一題,上一頁,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】 欲使 uL= u1,必須使 C1、L1、C2 并聯(lián)電路對 u3 的角頻率(3 000 rad/s)產(chǎn)生并聯(lián)諧振,這時該電路對 u3 呈現(xiàn)的 阻 抗為無窮大,使 u3 全部降再諧振電路上;而 C1L1串聯(lián)電路 對 u1 的角頻率(1 000 rad/s)產(chǎn)生串聯(lián)諧振,這時該電路對 u1 呈 現(xiàn)的阻抗為零,使 u1 全部降在 R 上。,圖3.26,3.8.2 在圖3.26(教材圖3.15)所示電路中 , 。 欲使 uL = u1,試問 L1 和 C1 應(yīng)為何值?,上一題,下一題,返 回,下一頁,根據(jù)串聯(lián)諧振的條件,即,
29、聯(lián)立求得,根據(jù)并聯(lián)諧振的條件,即,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】 u 的直流分量單獨作用時,C 相當(dāng)于開路,L 相當(dāng)于 短路,電流的直流分量為:,3.9.1 在圖3.27(教材圖3.16)所示電路中,已知u(10 10 mH。求電流 i 及其有效值。,圖3.27,上一題,下一題,返 回,下一頁,返回,在電壓的基波分量 10sin1 000t mV單獨作用時,,故,下一頁,上一題,下一題,上一頁,在電壓的二次諧波分量 10sin2 000t mV單獨作用時,,返 回,下一頁,上一題,下一題,上一頁,返 回,上一頁,上一題,下一題,【解】 當(dāng)IS 單獨作用時,iR 的直流分量,當(dāng) uS 單
30、獨作用時,iR 的交流分量的有效值,上一題,返 回,下一頁,iR 的交流分量與 uS 的相位差,故,上一題,返 回,上一頁,練 習(xí) 題 解 答,4.1.1 某三相同步發(fā)電機,三相繞組聯(lián)結(jié)成星形時的線電壓 為10.5 kV, 若將它聯(lián)結(jié)成三角形,則線電壓是多少? 若聯(lián)結(jié)成星 形時, L2 相繞組的首末端接反了, 則三個線電壓的有效值 U12 、 U23 和 U31各是多少?,星形聯(lián)結(jié)時 UlY = 10.5 kV,三角形聯(lián)結(jié)時相電壓不變, UlY = UpY = 6.06 kV L2 首末端接反的相量圖如圖所示:,U12 = 6.06 kV U23 = 6.06 kV U31= 10.5 kV,
31、解,下一題,返 回,解,負(fù)載線電壓 UlL = UlS = 380 V,負(fù)載線電流 IlL = IpL = 22 A,電源線電流 IlS = IlL = 22 A,電源相電流 IpS = IlS = 22 A,下一題,上一題,返 回,解,電源三角形聯(lián)結(jié), 線電壓 UlS = UpS = 220 V,負(fù)載線電壓 UlL = UlS = 220 V,負(fù)載相電壓 UpL = UlL = 220 V,電源線電流 IlS = IlL = 38 A,4.2.2 有一電源和負(fù)載都是三角形聯(lián)結(jié)的對稱三相電路, 已知 電源相電壓為 220 V,負(fù)載每相阻抗模 Z 為 10,試求負(fù)載的 相電流和線電流,電源的相電
32、流和相電流。,下一題,上一題,返 回,4.2.3 有一電源為三角形聯(lián)結(jié), 而負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)的對稱三相 電路, 已知電源相電壓為 220 V, 每相負(fù)載的阻抗模為 10 , 試求負(fù)載和電源的相電流和線電流。,解:,電源三角形聯(lián)結(jié), 線電壓 UlS = UpS = 220 V,負(fù)載線電流 IlL = IpL = 12.7 A,負(fù)載線電壓 UlL = UlS = 220 V,電源線電流 IlS = IlL = 12.7 A,下一題,上一題,返 回,4.2.4 有一三相四線制照明電路, 相電壓為 220 V,已知三個相的照明燈組分別由 34、45、56 只白織燈并聯(lián)組成,每只白織燈的功率都是 100
33、W, 求三個線電流和中線電流的有效值。,由于白織燈為電阻性負(fù)載,電壓和電流的相位相同,解:,下一題,上一題,返 回,4.2.5 在如圖所示三相電路中, R = XC = XL = 25,接于線電壓為 220 V 的對稱三相電源上,求各相線中的電流。,解: 負(fù)載為不對稱三相負(fù)載,上一題,返 回,下一頁,下一題,各線電流如下:,上一題,返 回,I3 = = =,上一頁,下一題,4.3.1. 有三個相同的電感性單相負(fù)載,額定電壓為 380 V, 功率因素為 0.8, 在此電壓下消耗的有功功率為 1.5 kW。把它 接到線電壓為 380 V 的對稱三相電源上, 試問應(yīng)采用什么樣的 聯(lián)結(jié)方式? 負(fù)載的
34、R 和 XL 是多少?,解: 三角形聯(lián)結(jié),下一題,上一題,返 回,4.3.2 某三相負(fù)載,額定相電壓為 220 V,每相負(fù)載的電阻為 4, 感抗為 3, 接于線電壓為 380 V的對稱三相電源上, 試問 該負(fù)載應(yīng)采用什么聯(lián)結(jié)方式?負(fù)載的有功功率、無功功率和視 在功率?,解: 星形聯(lián)結(jié),S = 3Up Ip = 3220 44 VA = 29 040 VA,Q = 3Up Ip sin = 3220 44 0.6 var = 1742 var,P = 3Up Ip cos = 3220 44 0.8 W = 23 232 W,下一題,上一題,返 回,4.3.3 有一臺三相電阻爐, 每相電阻為14
35、 , 接于線電壓為 380 V 的對稱三線電源上,試求聯(lián)結(jié)成星形和三角形兩種情況下負(fù)載的線電流和有功功率。,解: 星形聯(lián)結(jié),Il = Ip = 15.7 A,P = 3Up Ip =3220 15.7 1W = 10 362 W,三角形聯(lián)結(jié),Up = Ul = 380 V,P = 3Up Ip= 3380 21.7 1 W= 30 894 W,下一題,上一題,返 回,解: 未斷線時相電流、線電流和有功功率分別為 Ip, ,4.3.4 試分析如圖所示電路在下述兩種情況下各線電流、 相電流和有功功率的變化: 工作中在 M 處斷線, 工作中 在 N 處斷線。,在N處斷線,在M處斷線,下一題,上一題,
36、返 回,4.3.5 在如圖所示三相電路中,已知 Za= (3+j4), Zb= (8-j6), 電源線電壓為 380 V,求電路的總有功功率、無功功率和視在功率 以及從電源取用的電流。,解:三個Za組成 Y 形聯(lián)結(jié)的對稱三相負(fù)載,Pa = 3Upa Ipa cosa = 3220 44 0.6 W = 17 424 W,Qa= 3Upa Ipa sina= 3220 44 0.8 var = 23 232 var,下一題,上一題,返 回,下一頁,Upb= Ul = 380V,三個 Zb 組成 形聯(lián)結(jié)的對稱三相負(fù)載,Pb =3UPb IPa cos b=3380 38 0.8 W = 34 65
37、6 W,Qb =3UPbIPbsin b = 3380 38 (-0.6) var = -25 992 var,P = Pa+Pb = (174 24+34 656) W = 52.08 kW,Q = Qa+Qb = (23 232-25 993) var = -2.76 kvar,下一題,上一題,返 回,上一頁,4.3.6 電路如圖所示,在 220/380 V的低壓供電系統(tǒng)中, 分別 接有30只日光燈和一臺三相電動機, 已知每只日光燈的額定值 為:UN= 380 V, PN= 40 W, N= cos = 0.5,日光燈分三組均勻 接入三相電源。電動機的額定電壓為 380 V,輸入功率為 3
38、 kW, 功率因素為 0.8, 三角形聯(lián)結(jié),求電源供給的線電流。,下一題,上一題,返 回,下一頁,解:,P = P1 + P2 = (4030+3103) W = 4 200 W,Q= Q1 + Q2 = P1 tan + P2 tan = (1 200 tan600 +3 000 tan36.90 ) var = 4 326 var,返 回,上一頁,下一題,上一題,4.3.7 有一星形聯(lián)結(jié)的電感性對稱負(fù)載, 額定值為UN = 380 V, N= 0.6, f = 50Hz,負(fù)載消耗的有功功率P = 3kW 。若利用一 組星形聯(lián)結(jié)的電容器與三相負(fù)載并聯(lián),使得每相電路的功率因素提高到 0.9,
39、試求每相的電容值及其耐壓值; 若該為一組三角形聯(lián)結(jié)的電容器, 試求每相的電容值及其耐壓值。,解: 利用一組星形聯(lián)結(jié)的電容器,電容器的相電壓:,每相的消耗的有功功率:,F,下一題,上一題,返 回,下一頁,電容器的相電壓:, 利用一組角形聯(lián)結(jié)的電容器,每相的消耗的有功功率:,F,上一頁,返 回,下一題,上一題,4.5.1 如圖所示是刀開關(guān)的三種聯(lián)線圖,試問哪一種接法正確?,答: (b),4.6.1 如果供電方式是 TN-S 系統(tǒng),試畫出家用電單相交流 電器電源插座的接線圖。,答:如上圖。,下一題,上一題,返 回,練習(xí)題解答,5.4.1 收音機中的變壓器,一次繞組為 1 200 匝,接 在220 V
40、 交流電源上后,得到 5 V、6.3 V 和 350 V 三種輸 出電壓。求三個二次繞組的匝數(shù)。 【解】, 27, 34, 1 909,返 回練習(xí)題題集,下一題,5.4.2 已知變壓器的二次繞組有 400 匝,一次繞組和二 次繞組的額定電壓為 220/ 55 V。求一次繞組的匝數(shù)。 【解】,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,= 1 600,5.4.3 已知某單相變壓器 SN = 50 kVA,U1N /U2N = 6 600/230 V,空載電流為額定電流的 3%,鐵損耗為 500 W,滿載銅損耗 1 450 W。向功率因數(shù)為 0.85 的負(fù)載 供電時,滿載時的二次側(cè)電壓為 220 V。求:(
41、1) 一、二次 繞組的額定電流;(2)空載時的功率因數(shù);(3)電壓變化率; (4)滿載時的效率。 【解】本題目是為了區(qū)別變壓器空載和滿載時的不同。,(2) I0 = 3% I1N = 0.037.58 A = 0.23 A 空載時,二次繞組沒有銅損耗,一次繞組的銅損耗 只有滿載時一次繞組銅損耗的 0.032 = 0.0009,故空載時的,下一題,返 回練習(xí)題題集,上一題,下一頁,銅損耗可以忽略不計。而鐵損耗是不變損耗,空載與滿載 時鐵損耗相同。故可以認(rèn)為空載損耗等于鐵損耗,即 P0 = PFe,因此求得:,(4) P2N = U2 I2N cos2 = ( 220217.4 0.85 ) W
42、= 40 653.8 W,= 95.4%,上一頁,下一題,返 回練習(xí)題題集,上一題,5.4.4 某單相變壓器容量為 10 kVA,額定電壓為 3 300/220 V。如果向 220V、60 W 的白熾燈供電,白熾燈能裝多少盞?如果向 220 V、40 W、功率因數(shù)為 0.5 的日光燈供電,日光燈能裝多少盞? 【解】解法1:通過電流求解。 變壓器二次繞組的額定電流為,每只白熾燈的電流為,因而可裝白熾燈數(shù)為,每只日光燈的電流為,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,下一頁,因而可裝日光燈數(shù)為,解法2:通過視在功率求解。,每只白熾燈的視在功率為,因而可裝白熾燈數(shù)為,每只日光燈的視在功率為,因而可裝日光燈
43、數(shù)為,上一頁,下一題,返 回練習(xí)題題集,上一題,5.4.5 某 50 kVA、 6 600/220 V 單相變壓器,若忽略 電壓變化率和空載電流。求:(1)負(fù)載是 220 V、40 W、功 率因數(shù)為 0.5 的 440 盞日光燈時,變壓器一、二次繞組的電 流是多少?(2)上述負(fù)載是否已使變壓器滿載?若未滿載, 還能接入多少盞 220 V、40 W、功率因數(shù)為 1 的白熾燈? 【解】 (1) 變壓器的電壓比為,變壓器輸出的有功功率,即日光燈消耗的有功功率為 P2 = 44040 W = 17 600 W 忽略電壓變化率,則變壓器二次繞組電壓等于其空載 電壓 220 V,故二次繞組電流為,下一題,
44、返 回練習(xí)題題集,下一頁,上一題,忽略空載電流,則變壓器一次繞組電流為,(2) 變壓器的二次繞組額定電流為,由于 I2I2N ,所以變壓器未滿載。 設(shè)接入的白熾燈總功率為 P,只要接入白熾燈后總視在 功率(或總電流)不超過變壓器的容量 SN(或額定電流 I2N) 變壓器就不會過載,故,式中 Q2 為日光燈的無功功率,由于 2 = arccos2 = arccos 0.5 = 60o Q2 = P2 tan2 = 17 600tan 60o var = 30 484 var,上一頁,返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,下一頁,由此可得,= 22 032.4 W,因而可裝白熾燈數(shù)為,上一頁,下一題,
45、返 回練習(xí)題題集,上一題,5.4.6 某收音機的輸出變壓器,一次繞組的匝數(shù)為 230,二次繞組的匝數(shù)為 80,原配接 8 的揚聲器,現(xiàn)改用 4 的揚聲器,問二次繞組的匝數(shù)應(yīng)改為多少? 【解】 本題目是為了熟悉變壓器的阻抗變換作用。,改用 4 的揚聲器后應(yīng)當(dāng)保證一次側(cè)的等效電阻仍與 用 8 揚聲器時相同,故,= 4.07,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.4.7 電阻值為 8 的揚聲器,通過變壓器接到 E = 10 V、R0 = 250 的信號源上。設(shè)變壓器一次繞組的匝 數(shù)為 500,二次繞組的匝數(shù)為 100。求:(1) 變壓器一次側(cè)的 等效阻抗模 | Z | ;(2) 揚聲器消耗的功率。
46、【解】,揚聲器消耗的功率為: P2 = R I12 = ( 2000.0222 ) W = 0.097 W 或,P2 = RL I22,本題目的仍是為了熟悉變壓器的阻抗變換作用。 (1) 一次側(cè)的等效阻抗模 | Z | 即一次側(cè)的等效電阻 R, 故,= 0.097 W,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.5.1 一自耦變壓器,一次繞組的匝數(shù) N1= 1 000,接到220 V 交流電源上,二次繞組的匝數(shù) N2= 500,接到 R = 4 、 XL = 3 的感性負(fù)載上。忽略漏阻抗壓降。求:(1) 二次側(cè)電壓 U2 ; (2) 輸出電流 I2 ;(3) 輸出的有功功率 P2 。 【解】,(2)
47、 ZL = R + j XL,(3) P2 = R I22 = ( 4222 ) = 1 936 W,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.5.2 某三繞組變壓器,三個繞組的額定電壓和容量 分別為:220 V 和 150 VA, 127 V 和 100 VA,36 V 和 50 VA。求這三個繞組的額定電流。 【解】,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.6.1 某三相變壓器 SN = 50 kVA,U1N /U2N = 10 000/440 V,Y,yn 接法。求高、低壓繞組的額定電流。 【解】,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.6.2 某三相變壓器的容量為 800 kVA,Y,d 接法
48、, 額定電壓為 35 / 10.5 kV。求高壓繞組和低壓繞組的額定相 電壓、相電流和線電流。 【解】,U2Np = U2N = 10.5 kV,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.6.3 某三相變壓器的容量為 75 kVA,以 400 V 的線 電壓供電給三相對稱負(fù)載。設(shè)負(fù)載為星形聯(lián)結(jié),每相電阻 為2 ,感抗為 1.5 。問此變壓器能否負(fù)擔(dān)上述負(fù)載? 【解】 變壓器二次側(cè)的額定電流為,負(fù)載的工作電流為,由于I2I2N ,故此變壓器能負(fù)擔(dān)上述負(fù)載。,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.6.4 有一臺三相變壓器 SN = 150 kVA,U1N = 6.3 kV,U2N = 0.4 kV,負(fù)
49、載的功率因數(shù)為 0.8(電感性),電壓變化率為 4.5 %。求滿載時的輸出功率。 【解】變壓器二次側(cè)的額定電流為,U2 = ( 1U% ) U2N = ( 14.5% ) 0.4103 = 382 V,= 137 516 W,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,5.7.1 試判斷圖 5.01 中各繞組的極性。 【解】 各極性端如圖 5.2 中標(biāo)注。,上一題,返 回練習(xí)題題集,6.1 (1) 有一臺三相異步電動機,怎樣根據(jù)結(jié)構(gòu)上的特點判斷出它是鼠籠型還是繞線型? 【答】,鼠籠式和繞線式異步電動機只是在轉(zhuǎn)子的構(gòu)造不同,前者轉(zhuǎn)子為鼠籠狀,后者轉(zhuǎn)子為三相繞組,且每相繞組的首端與轉(zhuǎn)軸上的三個滑環(huán)對應(yīng)相連結(jié)
50、。通常從外觀結(jié)構(gòu)上看,具有三個滑環(huán)的必為繞線型。,返 回分析與思考題集,下一題,分析與思考解答,6.2 (1) 三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組如果是斷 開的,是否還能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩?,【答】不能,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.2 (2) 日本和美國的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率為 60Hz,他們的三相電動機在 p = 1 和 p = 2 時轉(zhuǎn)速如何? 【答】,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.2 (3) 50 Hz 的三相異步電動機,轉(zhuǎn)速是1 440 r/min 時,轉(zhuǎn)子電流的頻率是多少? 【答】,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.2 (4) To、TL、T2 的作用方向相同還是相反? 【
51、答】,To 與 TL 的作用方向相同,但與T2 的作用方向相反,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.2 (5) 三相異步電動機在正常運行時,若電源電壓下降,電動機的電流和轉(zhuǎn)速有何變化?,【答】 電動機在正常運行時,若電源電壓下降,將導(dǎo)致電流升高,而轉(zhuǎn)速下降。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.3 (1) 三相異步電動機在空載和滿載起動時,起動電流和 起動轉(zhuǎn)矩是否相同?,【答】 兩者相同。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.3 (2) 電動機在短時過載運行時,過載越多,允許的過載時間越短,為什么?,【答】 因為過載越多,電動機的溫度升高的越快,因此允許的過載時間就越短。,返
52、 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.3 (3) 在TL 保持不變的情況下,試?yán)萌藶樘匦苑治龆ㄗ与妷航档突蜣D(zhuǎn)子電阻增加時,電動機的轉(zhuǎn)速是增加還是減?。?【答】 轉(zhuǎn)速減小。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.4 (1) 380 V星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機,電源電壓為何值時才能接成三角形? 380 V角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機,電源電壓為何值時才能接成星形?,【答】 220 V 和 660 V。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.4 (2) 額定電壓為 380 V / 660 V,星/角聯(lián)結(jié)的三相異步電動機,試問當(dāng)電源電壓分別為 380 V 和 660 V時各采用什么聯(lián)結(jié)方式?它
53、們的額定電流是否相同?額定相電流是否相同?額定線電流是否相同?若不同,差多少?,【答】 當(dāng)電源電壓為 380 V 時采用三角形聯(lián)結(jié)方式,當(dāng)電源電壓為 660 V時采用星形聯(lián)結(jié)方式時它們的額定相電流相同,額定線電流不同。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.4 (3) nN = 2 980 r / min的三相異步電動機,n0 是多少?p 是多少?,【答】 n0= 3 000 r/min p = 1,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.5 (1) 星形 - 三角形減壓起動是降低了定子線電壓還是降低了定子線電壓?自偶減壓起動呢?,【答】 前者是降低了定子相電壓,沒有降低線電壓,后者是降
54、低了定子線電壓,使得相電壓也隨之降低。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.5 (2) 380 V星形聯(lián)結(jié)的電動機,能否采用星-三角減壓起?,【答】 不能,星-三角減壓起動只適用于正常運行時為角形聯(lián)結(jié)的電動機。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.5 (3) 鼠籠式和繞線式兩種轉(zhuǎn)子中,哪一種起動性能好?,【答】 繞線式起動性能好,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.6 (1) 一對極的三相籠型異步電動機,當(dāng)定子電壓的頻率由 40 Hz 調(diào)節(jié)到 60Hz 時,其同步轉(zhuǎn)速的變化范圍是多 少?,【答】 從 2 400 r / min 到 3 600 r / min。,返 回分析與思
55、考題集,上一題,下一題,6.6 (2) 某多速三相異步電動機,fN = 50HZ,若極對數(shù)由 p = 2 變到 p = 4 時,同步轉(zhuǎn)速各是多少?,【答】 p = 2 時,n0 = 1 500 r/min p = 4 時,n0 = 750 r/min,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.7 (1) 為什么三相異步電動機斷了一根電源線即為單相狀態(tài)而不是兩相狀態(tài)?,【答】 這是因為斷了一根電源線后,接至電動機的電源變成了單相電源,而此時電動機的三相繞組可看成是單相繞組。,返 回分析與思考題集,上一題,下一題,6.7 (2) 罩極式電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向能否改變?,【答】 不能,返 回分析與思考題集
56、,上一題,下一題,返 回練習(xí)題題集,下一題,【解】,6.2.1 某三相異步電動機,定子電壓的頻率 f150 Hz,極對數(shù) p1,轉(zhuǎn)差率 s0.015。求同步轉(zhuǎn)速 n0 ,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)子電流頻率 f2。,練 習(xí) 題 解 答,返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,【解】 (1),6.2.2 某三相異步電動機,p1,f150 Hz,s0.02, P230 kW,T0 = 0.51N m 。求:(1)同步轉(zhuǎn)速;(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;(3)輸出轉(zhuǎn)矩;(4)電磁轉(zhuǎn)矩。,(3),(4),(2),【解】 (1)由題目知 p2 ,所以,(2),(3),6.2.3 一臺4個磁極的三相異步電動機,定子電壓為380V,頻
57、率為 50 Hz,三角形聯(lián)結(jié)。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL = 133Nm 時,定子線電流為47.5 A,總損耗為5 kW,轉(zhuǎn)速為1 440r/min。求:(1)同步轉(zhuǎn)速;(2)轉(zhuǎn)差率;(3)功率因數(shù);(4)效率。,返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,下一頁,(4),返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,上一頁,【解】,(1),6.2.4 某三相異步電動機,定子電壓為380 V,三角形聯(lián)結(jié)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 51.6 N m 時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為740 r/min,效率為 80,功率因數(shù)為0.8。求:(1)輸出功率;(2)輸入功率;(3)定子線電流和相電流,(2),(3),下一題,返 回練習(xí)題題集,上一題,上一題,(1)
58、,當(dāng)U1lUN時,(2)當(dāng)U1l0.8 UN時,由于 ,所以,【解】,6.3.1 某三相異步電動機,PN30 kW,nN 980 r/min,KM2.2,KS2.0,求:(1)U1lUN 時的 TM 和 TS;(2)U1l0.8 UN 時的 TM 和 TS。,返 回練習(xí)題題集,下一題,6.4.1 下面是電動機產(chǎn)品目錄中所列的一臺三相籠式異步電動機的數(shù)據(jù)。試問:(1)額定轉(zhuǎn)差率;(2)額定轉(zhuǎn)矩;(3)額定輸入功率;(4)最大轉(zhuǎn)矩;(5)起動轉(zhuǎn)矩;(6)起動電流。,下一頁,返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,上一頁,【解】 (1)由表中nN1 470 r/min 可知,(2),(3),(4),(5),(6),返 回練習(xí)題題集,上一題,下一題,上一題,【解】 電源電壓 380 V 時,定子繞組星形聯(lián)結(jié),此時,電源電壓為 220 V 時,定子繞組角形聯(lián)結(jié),此時,6.4.2 有一臺老產(chǎn)品 J514 型三相異步電動機,PN4.5 kW,UN220/380 V, 。試求電源電壓為380 V 和 220 V 兩種情況下,定子繞組的聯(lián)結(jié)方法和額定電流的大小。,返 回練習(xí)題題集,下一題,【解】 (1)由 nN720 r/min 知 n0750 r/min,(2),6.4.3 某三相異步電動機,UN380 V,IN
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