1、1第一章 变压器1-1 变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？解：变压器是根据电磁感应原理工作的，它主要有变压、变流、变换阻抗的作用。可作为电力变压器、仪用互感器、电子线路中的电源变压器等。1-2 变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？解：变压器的主要组成部分是铁心和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。1-3 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成？为什么要交错装叠？解：铁心作为变压器的磁路，应该是用导磁性能好的硅钢片叠成，交错装叠的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流，提高运行时的功率因数。1-4 一台三相变压器，已知 SN=
2、5600kVA,UIN/U2N=10kV/3.15kV,Yd11 联结，试求：一次、二次绕组的额定相电流。解： AUINN 3.210356311 ASI 60.5925.322 1-5 变压器主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中如何反映它们的作用？解：变压器主磁通 通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势 1 和 2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通 起着传递能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空气或变压器油等）形成闭路，只与一种绕组交链，虽感应漏电动势，但不参与能量传递。在等效电路中， Xm 是反映主磁通磁化能
3、力的励磁电抗，r m 是反映主磁通交变时产生铁耗对应的励磁电阻；X1 或 X2 是反映漏磁通对应的漏电抗。1-6 一台单相变压器，额定电压为 220V/110V，如果不慎将低压侧误接到 220V 的电源上，对变压器有何影响？解：如果不慎将低压侧误接到 220V 的电源上，则电压上升，磁通上升，空载电流增加的比例更大，大于额定电流，变压器绕组过热将“烧”掉。1-7 有一台单相变压器，已知 SN=10500kVA,UIN/U2N=35kV/6.6kV，铁心的有效截面SFe=1580cm2，铁心中最大磁通密度 Bm=1.415T,试求高低压侧绕组匝数和电压比（不计漏磁）。解：电压比： 3.506.2
4、1NUk2WbBSmFem 2357.041.0158.43.1fUN13.57012k1-8 一台单相变压器，额定容量为 5kVA,高、低压侧绕组均为两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈额定电压分别为 1100V 和 110V，现将它们进行不同方式的联结，试问每种联结的高、低压侧额定电流为多少？可得几种不同的电压比？解：1）高压绕组串联、低压绕组串联： AIN273.105AIN73.21052电压比： k2）高串、低并： IN.1A450221k3）高并、低并： IN.A45.210k4）高并、低串： IN. AIN73.25102k1-9 有一台单相变压器，已知 ,964.0,15.,
5、4.,19.222XrXr（滞后） ，用简化等V，U，N6028761 匝匝 AI808cos效电路求 I1和 U1。解： 37.82k 89.370.19.1509.1rk335.2694.037.415221Xk 81 68.jjrZk用简化等效电路求解：设 V0 2 37.602U A36.87- 41.5.8 12 kII. .367- 4521kZIU121V8.7 54.9)4.2 (-0)81.6 436- ) (.0)132cos(1 滞 后AIU4.53 11-10 为什么变压器的空载损耗可以近似看成是铁耗，短路损耗可以近似看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损
6、耗有无差别？为什么？解：电力变压器空载时，空载损耗 p0是铁耗和空载铜耗之和。不过因 I0、r 1很小，因此空载铜耗 pcu0可忽略不计，因此空载损耗 p0近似为铁耗 pFe; 电力变压器做短路试验时，短路损耗是铜耗与铁耗之和，因为短路电压很低，磁通小,铁耗很小，故短路损耗 pk近似为铜耗 pCu；负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗对比情况是，铁耗基本不变（U 1不变） ，但铜耗是与电流的平方正比，所以负载时的铜耗：1-11 变压器负载后的二次电压是否总比空载时的低？会不会比空载时高？为什么？解：变压器负载后的二次电压不一定总比空载时的低，可能会比空载时高，当。使 电 压 大 于 空
7、载 电 压,0%,sinco22UXrkk1-12 有一三相变压器，已知 SN=750kVA,UIN/U2N=10000kV/400V，Yy0 联结，空载及短路试验数据如下：试验名称 电压/V 电流/A 功率/W 电源所加位置空载 400 60 3800 低压侧短路 440 43.3 10900 高压铡试计算：1）折算到高压侧的参数。 （不计温度影响）kNkNkcurIIr222)(42）满载及 (滞后)时的 及 。8.0cos22U%、3）最大效率 。max解：1） 励磁参数： 85.360402IUZNm.220Ipr 83.5.08.322 mmrZX401k25.4068.3251mZ
8、7.1.2rk92mX短路参数： 87.53.40kIUZ9.12.2kIpr 54.8752krZX2）电压变化率：额定负载： =1 %6.3)054.89.1(30.41 )sinco 221 kkNXrUIVN.8)36.)(225%6.9710)9380.1750(3220 kNkNpCosSp3） .98kmp %9.710)382.01759.01(%)21( 30ax oNmpCsS1-13 变压器出厂前要进行“极性”试验，如图 3-31 所示（交流电压表法） 。若变压器的额定电压为 220V/110V，如将 X 与 x 联结，在 A、X 端加电压 220V，A 与 a 之间接电
9、压表。如果 A 与 a 为同名端，则电压表的读数为多少？如果 A 与 a 为异为端，则电压表的读数又为多少？解：如果 A 与 a 为同名端，则电压表的读数 110V。如果 A 与 a 为异为端，则电压表的读数为 330V。1-14 三相变压器的一次、二次绕组按图 3-32 联结，试确定其联结组标号。解：分别对应：Yd7 Yy10 Yd71-15 试画出 Yd7、Yy10、Yy2、Yd3 的三相变压器联结图。解：Yd7 有两解：6Yy10： Yy2:Yd3 有两解：1-16 变压器为什么要并联运行？并联运行的条件有哪些？哪些条件必须严格遵守？解：当要扩大用电量的时候，要在原有的基础上并联新的变压
10、器，另外并联运行可以提高供电的可靠性、提高运行的经济性、减小总的备用容量；并联运行的条件 各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等；否则会出现7环流。 各台变压器的联结组必须相同；否则大环流烧坏变压器。 各台变压器的短路阻抗（或短路电压）的相对值要相等；否则变压器的利用率降低。(容量大的短路阻抗的相对值小些,利用率大些)上述条件必须严格遵守。1-17 电压互感器和电流互感器的功能是什么？使用时必须注意什么？解：电压互感器和电流互感器的功能是安全测量（与被测电路隔离）大电流、大电压。电压互感器使用时，二次侧绕组绝对不允许短路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。电流互感器使用时，二
11、次侧绕组绝对不允许开路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。第二章 三相异步电动机2-1 三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的？圆形旋转磁场是指在圆柱形的定、转子间的气隙层中旋转的磁场吗？为什么？解：三相异步电动机的旋转磁场是三相对称电流通入三相对称定子绕组而产生的。不是，是指三相合成磁通势的幅值不变，矢量在旋转时的端点轨迹是一个圆。2-2 三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？试问工频下 2、4、6、8、10 极的异步电动机的同步转速各为多少？频率为 60Hz 时的呢？解：三相异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电动机的极对数成反比。工频下 2、4、6、8、10 极的异步电动机的同
12、步转速各为3000、1500、1000、750、600r/mim；频率为 60Hz 下 2、4、6、8、10 极的异步电动机的同步转速各为：3600、1800、1200、900、720 r/mim。2-3 旋转磁场的转向由什么决定？解：在三相绕组空间排序不变的情况下，由三相电流的相序决定。2-4 试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。解：当三相异步电动机接到三相交流电源上，气隙中产生旋转磁场，则静止的转子绕组便相对切割磁场，感应出电动势。转子绕组是闭合的，就有转子电流产生，该电流再与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力 f，而转子绕组中均匀分布的每一导体上的电磁力对转轴的力
13、距之总和即为电磁转矩 T，它驱动转子沿旋转磁场的方向旋转起来。三相异步电动机的转子转速最终不会加速到等于旋转磁场的转速。因为如果同步，转子绕组与旋转磁场之间没有相对运动，就不会感应电动势并产生电流，也不会产生电磁转矩使转子继续转动。所以转子的转速 n 总要略低于旋转磁场的转速 n1，这就是异步电动机的“异步”由来。2-5 若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场吗？电动机会转动吗？为什么？解：若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场，8转子绕组上感应电动势，但没有电流产生，所以没有电磁转矩产生，电动机不会转动。2-6 何谓异步电动机的
14、转差率？异步电动机的额定转差率一般是多少？起动瞬时的转差率是多少？转差率等于零对应什么情况，这在实际中存在吗？解：转差(n 1 n)与同步转速 n1 的比值称为转差率。异步电动机的 额定转差率 sN一般为 1.5%5% 。 起动瞬时的转差率 s=1，转差率 s=0，是理想空载状态，这在实际中不存在。2-7 一台三相异步电动机的 ，该电动机的极对数和额定转min/960,5rnHzfNN差率是多少？另有一台 4 极三相异步电动机，其 sN=0.03，那么它的额定转速是多少？解：因异步电动机额定转速 nN略低于但很接近于对应的同步速，因此选择 1000r/min的同步速，其极对数为额定转差率：对
15、4 极 sN=0.05 的电动机：nN=n1(1 s)=1500(10.05)r/min=1425r/min 2-8 简述三相异步电动机的结构，它的主磁路包括哪几部分？和哪些电路耦合？解：三相异步电动机主要由定子和转子组成。定子主要由定子铁心、定子绕组和机座等构成。转子由转轴、转子铁心和转子绕组等所构成。三相异步电动机的主磁路包括：定子铁心中的定子齿槽和定子磁轭、转子铁心中的转子齿槽和转子磁轭、气隙，和定、转子电路耦合。2-9 为什么异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成？而且空气隙必须很小？解：异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成，则主磁路的定、转子铁心段的磁阻
16、很小，使额定电压下产生主磁通的励磁电流小（建立磁场的无功分量小） ，运行时的功率因数高。空气隙很小也是为了主磁路的空气隙段的磁阻小。2-10 一台 联结的 Y132M-4 异步电动机，其 PN=7.5kW，U N=380V，n N=1440r/min, N=87%, ，求其额定电流和对应的相电流。82.0cosN解： ACosUPIN 97.1582.0735.331 AIN2.97.1 1接 法2-11 何为 60相带绕组？对三相交流绕组有何基本要求？解：（每个极距内属于同相的槽所占有的区域，称为相带。一个极距占有 180空间电475061fp.99角度，由于三相绕组均分，每等分为 60空间
17、电角度，称为 60相带。 ）按 60相带排列的三相对称绕组称为 60相带绕组。对三相交流绕组的基本要求 l) 交流绕组通过电流之后，必须形成规定的磁场极对数。 2) 三相绕组在空间布置上必须对称，以保证三相磁通势及电动势对称。3) 交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布应尽量为正弦分布。4) 在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感应电动势最大。5) 用铜量少；嵌线方便 ；绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。2-12 单层绕组有几种？它们的主要区别是什么？解：单层绕组有单层整距叠绕组、单层链式绕组、单层交叉式绕组、单层同心式绕组。其中第一种绕组在理论分析中清晰（后三者都可以等效成单层整距叠绕
18、组） ，实际中不采用的。后三者表面上有短距，端部用铜量少；嵌线方便，散热好。而后三者中，p2，q=3 的单层绕组常采用交叉式绕组；p2，q=2 的单层绕组常采用链式绕组，p=1，单层绕组常采用同心式绕组。2-13 双层绕组与单层绕组的主要区别是什么？解：双层绕组在每个槽内要安放两个不同线圈的线圈边，单层绕组在每个槽内安放一个线圈边。双层绕组可做成有效的短距绕组来削弱高次谐波，从而改善电磁性能。 2-14 双层绕组在相带划分时要注意什么问题？解：对于双层绕组，每槽的上、下层线圈边，可能属于同一相的两个不同线圈，也可能属于不同相的两个不同线圈。所以相带划分表并非表示每个槽的相属，而是每个槽的上层边
19、相属关系，即划分的相带是对上层边而言。2-15 有一三相单层绕组，2p=6，z 1=36，a=1，试选择实际中最合适的绕组型式，划分相带，画出 U 相绕组的展开图。解： 23621mpZq 6321pZ划分相带：相带极对数 槽号U1 W2 V1 U2 W1 V2第一对极 1、2 3、4 5、6 7、8 9、10 11、12第二对极 13、14 15、16 17、18 19、20 21、22 23、24第三对极 25、26 27、28 29、30 31、32 33、34 35、36可见属于 U 相绕组的槽号有 1、2、7、8、13、14、19、20、25、26、31、32，这 12个槽内的线圈边
20、构成 U 相。因 q=2, p2, 实际中最合适的绕组型式是链式绕组（ y=-1=5）画出 U 相链式绕组的展开图102-16 有一台三相 4 极异步电动机， ，划分相带并画出 U 相9/7,2361yaz绕组的叠绕展开图。解： 32621mpZq1pZ 7/)(只有双层绕组可以有实际意义的短距叠绕组，所以划分相带是指上层边所属的槽号。相带极对数 槽号U1 W2 V1 U2 W1 V2第一对极 1、2、3 4、5、6 7、8、9 10、11、12 13、14、15 16、17、18第二对极 19、20、21 22、23、24 25、26、27 31、32、33 34、35、36可见属于 U 相绕组的槽号上层边的有1、2、3、7、8、9、19、20、21、19、28、29、30，这 12 个槽内的线圈上层边与相应的下层边（y=7）构成 12 个线圈，分布在 4 个极下，共四个线圈组（每个是 q=3 个线圈串联） ，根据并联支路对数 a=2, 画线圈组之间连线。展开图如下：
