第三章__变压器_...doc

1、第三章 电压器习题与解答1第三章 变压器一、填空：1. 一台单相变压器额定电压为 380V/220V，额定频率为 50HZ，如果误将低压侧接到380V 上，则此时 m , , , 。 （增加，减少或不变）0ImZFep答：m 增大， 增大， 减小， 增大。0ImZFep2. 一台额定频率为 60HZ 的电力变压器接于 50HZ，电压为此变压器的 5/6 倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗减小，漏电抗减小。3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ， （3） 。答：（1）空载时并联的变压器之间

2、无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。4. 如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于 E= ，U= ，空载电流将 ，空载损耗将 。答：E 近似等于 U，U 等于 IR，空载电流很大，空载损耗很大。5. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。6. 一台变压器，原设计的频率为 50HZ，现将它接到 60HZ 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。答：减小，减小。7. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。答：电磁感应作用。8. 引起变压器电压变化率变

3、化的原因是 。答：负载电流的变化。9. 如将额定电压为 220/110V 的变压器的低压边误接到 220V 电压，则激磁电流将 ，变压器将 。答：增大很多，烧毁。10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。11. 三相变压器组不宜采用 Y,y 联接组，主要是为了避免 。答：电压波形畸变。12. 变压器副边的额定电压指 。答：原边为额定电压时副边的空载电压。13. 为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。答：采用 d 接。14. 通过 和 实验可求取变压器的参数。答：空载和短路。15. 变压器的参数包括 ， ，

4、 ， ， 。第三章 电压器习题与解答2答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。16. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 。答：1。17. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。答：主磁通，漏磁通。18. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 。答：自耦变压器。19. 并联运行的变压器应满足（1） ， （2） ， （3） 的要求。答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。20. 变压器运行时基本铜耗可视为 ，基本铁耗可视为 。答：可变损耗，不变损耗

5、。二、选择填空1. 三相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件下， 越高，则 cos。A：副边电压变化率 U 越大，效率 越高，B：副边电压变化率 U 越大，效率 越低，C：副边电压变化率 U 越大，效率 越低，D：副边电压变化率 U 越小，效率 越高。答：A2. 一台三相电力变压器 =560KVA， =10000/400(v), D,y 接法，负载时忽略NSNU21励磁电流，低压边相电流为 808.3A 时，则高压边的相电流为 。A： 808.3A ， B: 56A，C: 18.67A ， D: 32.33A。答：C3. 一台变比为的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻

6、抗标幺值为，那末原边的励磁阻抗标幺值是 。：,：,：.。答：A4. 变压器的其它条件不变，外加电压增加，则原边漏抗 ，副边漏抗 和励1X2磁电抗 将 。mX：不变，：增加% ， 第三章 电压器习题与解答3：减少% 。 （分析时假设磁路不饱和）答：A1. 三相电力变压器磁势平衡方程为 。A：原，副边磁势的代数和等于合成磁势B：原，副边磁势的时间向量和等于合成磁势C：原，副边磁势算术差等于合成磁势答：B2. 电压与频率都增加 5时，穿过铁芯线圈的主磁通 。A 增加 B 减少 C 基本不变答：C3. 升压变压器，一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。A 等于 B 大于 C 小于答；A4. 三相变压

7、器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线答：A5. 单相变压器通入正弦激磁电流，二次侧的空载电压波形为 。A 正弦波 B 尖顶波 C 平顶波答：A6. 变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少 10，则 ， 及 的大小1X2m将 。A： 和 同时减少 10， 增大 1X2mXB： 和 同时减少到 0.81 倍, 减少C： 和 同时减少到 0.81 倍， 增加12 mD： 和 同时减少 10， 减少XX答：B7. 如将额定电压为 220/110V 的变压器的低压边误接到 220V 电压，则激磁电流将 ，变压器将 。A：不变；B: 增大一倍

8、；C: 增加很多倍;D: 正常工作;E:发热但无损坏危险；F:严重发热有烧坏危险答：C，F8. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。A:电压变化率太大； B:空载环流太大；C:负载时激磁电流太大； D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B9. 三相变压器组不宜采用 Y,y 联接组，主要是为了避免 。A：线电势波形放生畸变； B：相电势波形放生畸变；C：损耗增大； D：有效材料的消耗增大。第三章 电压器习题与解答4答：B10. 变压器原边每匝数增加 5%，副边匝数下降 5%，激磁电抗将 。A：不变 B：增加约 10% C：减小约 10%答：B11. 三相变压器的变化是指之比。A：原副边相

9、电势 B：原副边线电势 C：原副边线电压答：A12. 磁通 ，电势 正方向如图，W 1 匝线圈感应的电势 e 为 。A：d/dt B：W 1d/dt C：-W 1d/dt答：C13. 变压器铁耗与铜耗相等时效率最大，设计电力变压器时应使铁耗 铜耗。A：大于 B：小于 C：等于答：A14. 两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 分配。A：大小成反比 B：标么值成反比 C：标么值成正比答：B15. 将 50HZ 的变压器接到 60HZ 电源上时，如外加电压不变，则变压器的铁耗 ；空载电流 ；接电感性负载设计，额定电压变化率 。A 变大 B 变小答：B，B ，A16. 当一台变压器的原边匝数比设计

10、少 10%（副边匝数正常）则下列各值的变化为：磁通 ； ； ； ；U 20 I0 。1X2mXA：变大 B：变小 C：不变答：A，B，C ， B，A，A17. 一台 Y/ -12 和一台 Y/ -8 的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行 0y0y。A能 B不能 C不一定 D不改接也能答：A18. 一台 50HZ 的变压器接到 60HZ 的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将 。A,增加 B,减小 C，不变.第三章 电压器习题与解答5答：B19. 变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压 。A,呈上升趋势； B,不变， C,可能上升或下降答：C20. 单相变压器铁心叠片接缝增大，其他

11、条件不变，则空载电流 。A,增大； B，减小； C,不变。答：A21. 一台单相变压器额定电压为 220/110V。Y/y-12 接法，在高压侧作短路实验，测得的短路阻抗标幺值为 0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为 。A:0.06 ， B：0.03 ，C：0.12 ， D：0.24 。 答：A三、判断1. 变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。 （ ）答：对2. 电源电压和频率不变时，制成的变压器的主磁通基本为常数，因此负载时空载时感应电势为常数 。 （ 1E）答：错3. 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率 。 （ ）答：错4. 变压器频率增加，激

12、磁电抗增加，漏电抗不变。 （ ）答：错5. 变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等 。 （ ）答：错6. 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻 r1 很小，因此电流很大。 （ ）答：错7. 变压器空载和负载时的损耗是一样的。 （ ）答：错8. 变压器的变比可看作是额定线电压之比。 （ 第三章 电压器习题与解答6）答：错9. 只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。 （ ）答：对10. 不管变压器饱和与否，其参数都是保持不变的。 （ ）答：错11. 一台 Y/ -12 和一台 Y/ -8 的三相变压器，变比相等，能经过改接后作并联运行。0y0y（ ）答：对12. 一台

13、 50HZ 的变压器接到 60HZ 的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将减小。 （ ）答：对13. 变压器负载成容性，负载增加时，副边电压将降低。 （ ）答：错14. 变压器原边每匝数增加 5%，副边匝数下降 5%，激磁电抗将不变。 （ ）答：错15. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为电压变化率太大。 （ ）答：错四、简答1. 从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答： 变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流 I0， 产生励磁磁动势 F0，在铁芯中产生交变主磁通 0, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频

14、率的感应电动势 e1 和 e2，且有 、dtN01显然，由于原副边匝数不等，即 N1N 2，原副边的感应电动势也就不等，即dtNe02e1e 2，而绕组的电压近似等于绕组电动势,即 U1E 1、U 2E 2，故原副边电压不等，即U1U 2, 但频率相等。2. 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由 、 可知 ，所以变压器原、副两边每匝感dtNe01dte0221Ne第三章 电压器习题与解答7应电动势相等。又 U1 E1, U2E 2，因此 当 U1 不变时，若 N1 减少, 则每匝电压21N增大，所以 将增大。或者根据 ，若 N1 减

15、小，则1N12N mfE114.增大， 又 ，故 U2 增大。mmf4.3. 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用 0.35 毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。4. 变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路 ,同时又起着器身的骨架作用。绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。油箱和冷却装置: 油箱容纳器身 ,盛变压器油,兼有

16、散热冷却作用。绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。5. 变压器原、副方额定电压的含义是什么？答：变压器一次额定电压 U1N 是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压 U2N 是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。6. 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。2在数量上，主

17、磁通约占总磁通的 99%以上，而漏磁通却不足 1%。3在性质上，主磁通磁路饱和， 0与 I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和， 1 与 I1呈线性关系。4在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出， 起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。空载时，有主磁通 和一次绕组漏磁通 ，它们均由一次侧磁动势 激励。 01 0F负载时有主磁通 ，一次绕组漏磁通 ，二次绕组漏磁通 。主磁通 由一次绕0120第三章 电压器习题与解答8组和二次绕组的合成磁动势即 激励，一次绕组漏磁通 由一次绕组磁动势210F1激励，二次绕组漏磁通 由二次绕组磁动势 激励。1F2

18、27. 变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。大小：由磁路欧姆定律 ，和磁化曲线可知，I 0 的大小与主磁通 0, 绕组匝mRN10数 N 及磁路磁阻 有关。就变压器来说，根据 ，可知，mR mfNEU114.， 因此， 由电源电压 U1的大小和频率 f 以及绕组匝数 N1来决定。1

19、4.fUm根据磁阻表达式 可知， 与磁路结构尺寸 ， 有关，还与导磁材料的磁导率mlAmlA有关。变压器铁芯是铁磁材料， 随磁路饱和程度的增加而减小，因此 随磁路饱和程度mR的增加而增大。综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。8. 变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，

20、电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。9. 为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线） ，电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。10. 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？答：励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常第三章

21、 电压器习题与解答9数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。11. 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻 r1 很小，为什么空载电流 I0 不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？答： 因为存在感应电动势 E1, 根据电动势方程：可知，尽管 很)()( 10010011 jxrIZrIxjrIEU mm 1r小，但由于励磁阻抗 很大，所以 不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不mZI感应电动势，即 ， ，因此电压全部降在电阻上，即有 ，因为 很小，11 1/U1所以电流很大。12. 变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变

22、压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？答：根据 可知， ，因此，一次绕组匝数减少,主mfNEU114. 14.fN磁通 将 增加，磁密 ，因 不变， 将随 的增加而增加，铁心饱和程度增mSBmB加，磁导率 下降。因为磁阻 ，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律 ，lRm mRNI10当线圈匝数减少时，励磁电流增大。 又由于铁心损耗 ，所以铁心损耗增加。励3.12fBpmFe磁阻抗减小，原因如下：电感 ， 激磁电抗mRiNiL10101，因为磁阻 增大，匝数 减少，所以励磁电抗减小。设减少匝数前后mmRNfLx211匝数分别为 、 ，磁通分别为 、 ，磁密分别为 、 ，电流分别为

23、 、 ，1 m mB 0I磁阻分别为 、 ，铁心损耗分别为 、 。根据以上讨论再设 ，m Fep )1(1 km同理， ， ， ，)(1 kB)1(2 kRm)(31 kN于是 。又由于 ，且 （ 是0313210 INRIm.2fBpmFemFerIp20励磁电阻，不是磁阻 ） ，所以 ，即 ，于是， ，因mFerIBp20rk231123rk， ，故 ，显然，励磁电阻减小。励磁阻抗 ，它将随着12k3mr mmjxz第三章 电压器习题与解答10和 的减小而减小。mrx13. 如将铭牌为 60 赫的变压器，接到 50 赫的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？

24、答：根据 可知，电源电压不变， 从 60Hz 降低到 50Hz 后，频mfNEU114. f率 下降到原来的（1/1.2） ，主磁通将增大到原来的 1.2 倍，磁密 也将增大到原来的 1.2 倍，f mB磁路饱和程度增加， 磁导率 降低， 磁阻 增大。于是，根据磁路欧姆定律R可知, 产生该磁通的激磁电流 必将增大。mRNI10 0I再由 讨论铁损耗的变化情况。3.12fBpFe60Hz 时， .50Hz 时， 3.12 )(.(fmFe因为， ，所以铁损耗增加了。4.1703 Fep漏电抗 ，因为频率下降，所以原边漏电抗 ，副边漏电抗 减小。又由fLx2 1x2x电压变化率表达式可知，电压变化

25、sincos)()sinco( 2*12*1*2*2* rIxrIUkk 率 将随 ， 的减小而减小。1x14. 变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？答：一次绕组有主电动势 ，漏感电动势 ，一次绕组电阻压降 ，主电动势 由1E11rI1E主磁通 交变产生，漏感电动势 由一次绕组漏磁通 交变产生。一次绕组电动势平衡0 1方程为 ；二次绕组有主电动势 ，漏感电动势 ，二次绕组电阻压)(11jxrIU 2E2降 ，主电动势 由主磁通 交变产生，漏感电动势 由二次绕组漏磁通 交变产2rI20 2生,二次绕组电动势平衡方程为 。 )(222jxrIEU15. 变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势 ，负载时的励磁磁动势是一次侧和10NIF二次侧的合成磁动势，即 ,也就是 。210F216. 试说明磁势平衡的概念及其在分析变压器中的作用。