變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理試題及答案

1、第一章變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理一、填空：（每空1分）1. 一臺單相變壓器額定電壓為380V/220V，額定頻率為50H Z,如果誤將低壓側(cè)接到380V上，則此時m_ Io ,卩尸。 。（增加，減少或不變）答：m增大，Io增大，pFe增大。2. 一臺額定頻率為 60HZ的電力變壓器接于 50HZ電壓為此變壓器的 5/6倍額定電壓的電網(wǎng)上運行，此時變壓器磁路飽和程度 ，勵磁電流 ，勵磁電抗，漏電抗。答：飽和程度不變，勵磁電流不變，勵磁電抗減小，漏電抗減小。3. 三相變壓器理想并聯(lián)運行的條件是（1） （2 ） （3） 。答：（1）空載時并聯(lián)的變壓器之間無環(huán)流；（2）負(fù)載時能按照各臺變壓器的容量合理地分

2、擔(dān)負(fù)載；（3）負(fù)載時各變壓器分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。4. 如將變壓器誤接到等電壓的直流電源上時，由于E=, U 空載電流將 ，空載損耗將 。答：E近似等于U, U等于IR，空載電流很大，空載損耗很大。5. 變壓器空載運行時功率因數(shù)很低，其原因為 。答：激磁回路的無功損耗比有功損耗大很多，空載時主要由激磁回路消耗功率。6. 一臺變壓器，原設(shè)計的頻率為 50HZ現(xiàn)將它接到60HZ的電網(wǎng)上運行，額定電壓不變，勵磁電流將，鐵耗將。答：減小，減小。7. 變壓器的副端是通過 對原端進(jìn)行作用的。答：電磁感應(yīng)作用。8. 引起變壓器電壓變化率變化的原因是 。答：負(fù)載電流的變化。9. 如將額定電壓為220/110V的

3、變壓器的低壓邊誤接到220V電壓，則激磁電流將 ，變壓器將 。答：增大很多，燒毀。二、選擇填空（每題1分）1. 三相電力變壓器磁勢平衡方程為 。A :原，副邊磁勢的代數(shù)和等于合成磁勢B :原，副邊磁勢的時間向量和等于合成磁勢C :原，副邊磁勢算術(shù)差等于合成磁勢答：B2. 電壓與頻率都增加 5 %時，穿過鐵芯線圈的主磁通 。A 增加B減少C基本不變答：C3. 升壓變壓器，一次繞組的每匝電勢 二次繞組的每匝電勢。A 等于B大于C小于4.5.答；A三相變壓器二次側(cè)的額定電壓是指原邊加額定電壓時二次側(cè)的 A空載線B空載相C答：A單相變壓器通入正弦激磁電流，二次側(cè)的空載電壓波形為 尖頂波CA 正弦波答：

4、A6.變壓器的其它條件不變,若原副邊的匝數(shù)同時減少電壓額定負(fù)載時的線平頂波10%,則Xi , X2及Xm的大小將 。X1和X2同時減少10,Xm增大空載環(huán)流太大；不同聯(lián)接組號的變壓器變比不同。9.三相變壓器組不宜采用A:線電勢波形放生畸變；C:損耗增大；答：B10. 變壓器原邊每匝數(shù)增加5%副邊匝數(shù)下降5%激磁電抗將B : Xi和X2同時減少到倍，Xm減少C : Xi和X2同時減少到倍， Xm增加D : Xi和X2同時減少10 %, Xm減少答：B7. 如將額定電壓為 220/110V的變壓器的低壓邊誤接到220V電壓，則激磁電流將，變壓器將 。A:不變；B:增大一倍；C:增加很多倍；D:正常

5、工作；E:發(fā)熱但無損壞危險；F:嚴(yán)重發(fā)熱有燒壞危險答：C, F8. 聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運行，是因為A:電壓變化率太大；B:C:負(fù)載時激磁電流太大；D:答：BY,y聯(lián)接組，主要是為了避免 B:相電勢波形放生畸變；D:有效材料的消耗增大。A:不變 B :增加約10% C :減小約10%答：B11. 三相變壓器的變化是指之比。A:原副邊相電勢B :原副邊線電勢C :原副邊線電壓答：A12. 磁通，電勢e正方向如圖，W匝線圈感應(yīng)的電勢 e為A： d /dt B : Wd /dt C : -Wd /dt答：C銅耗。13. 變壓器鐵耗與銅耗相等時效率最大，設(shè)計電力變壓器時應(yīng)使鐵耗A:大于 B :

6、小于 C :等于答：A14. 兩臺變壓器并聯(lián)運行時，其負(fù)荷與短路阻抗 分配。A:大小成反比B :標(biāo)么值成反比 C :標(biāo)么值成正比答：B15. 將50HZ的變壓器接到60HZ電源上時，如外加電壓不變，則變壓器的鐵耗 空載電流 ;接電感性負(fù)載設(shè)計，額定電壓變化率 。A變大B變小答：B, B, A16. 當(dāng)一臺變壓器的原邊匝數(shù)比設(shè)計少10% （副邊匝數(shù)正常）則下列各值的變化為:磁通； X1 ； X2 ； Xm； U2oI 0A:變大B答：A, B, C, B, A, A:變小C:不變17. 一臺Y/y-12和一臺Y/y-8的三相變壓器,變比相等，能否經(jīng)過改接后作并聯(lián)運行A.臺匕冃匕不能 C 不一定D

7、 .不改接也能答：A18.一臺50HZ的變壓器接到60HZ的電網(wǎng)上，外時電壓的大小不變,激磁電流將A,增加 B, 減小 C ，不變.答：B19. 變壓器負(fù)載呈容性，負(fù)載增加時，副邊電壓 。A,呈上升趨勢；B, 不變，C,可能上升或下降答：C20. 單相變壓器鐵心疊片接縫增大，其他條件不變，則空載電流 。A,增大；B，減?。籆, 不變。答：A21. 一臺單相變壓器額定電壓為220/110V。Y/y-12接法，在高壓側(cè)作短路實驗，測得的短路阻抗標(biāo)幺值為，若在低壓側(cè)作短路實驗，測得短路阻抗標(biāo)幺值為。A： ，B:，C : ，D:。答：A三、判斷（每題1分）1. 變壓器負(fù)載運行時副邊電壓變化率隨著負(fù)載電

8、流增加而增加（）答：對2. 電源電壓和頻率不變時，制成的變壓器的主磁通基本為常數(shù)，因此負(fù)載時空載時感應(yīng)電勢E1為常數(shù)。（）答：錯3. 變壓器空載運行時，電源輸入的功率只是無功功率。（）答：錯4. 變壓器頻率增加，激磁電抗增加，漏電抗不變。（）答：錯5. 變壓器負(fù)載運行時，原邊和副邊電流標(biāo)幺值相等。（）答：錯6. 變壓器空載運行時原邊加額定電壓，由于繞組電阻1很小，因此電流很大。（）答：錯7. 變壓器空載和負(fù)載時的損耗是一樣的。（）答：錯8. 變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。（）答：錯9. 只要使變壓器的一、二次繞組匝數(shù)不同，就可達(dá)到變壓的目的。（）答：對10. 不管變壓器飽和與否，其參數(shù)都

9、是保持不變的。 答：錯四、簡答（每題3分）1. 從物理意義上說明變壓器為什么能變壓，而不能變頻率答：變壓器原副繞組套在同一個鐵芯上，原邊接上電源后，流過激磁電流I。，產(chǎn)生勵磁磁動勢Fo,在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通e o,其頻率與電源電壓的頻率相同，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原副邊因交鏈該磁通而分別產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電動勢ei和e2,且有ddeiNi 0、e2N2 0顯然，由于原副邊匝數(shù)不等，即2,原副邊的感應(yīng)dtdt電動勢也就不等，即 eiM e,而繞組的電壓近似等于繞組電動勢，即U E、L2 E2,故原副邊電壓不等，即氏 但頻率相等。2. 試從物理意義上分析，若減少變壓器一次側(cè)線圈匝數(shù)（二次線圈匝數(shù)不變）

10、二次線圈的電壓將如何變化答：由eiN1d 0、e2N2可知-ei丄，所以變壓器原、副兩邊每dtdtNiN2匝感應(yīng)電動勢相等。又UEi, U2 E2,因此UiU2當(dāng)Ui不變時，若Ni減少，則每匝NiN2電壓Ui增大，所以UU222將增大。或者根據(jù)UiEi 4.44 fNim，若Ni減小,NiNi則m增大，又U24.44 fN2m，故U2增大。3. 變壓器鐵芯的作用是什么，為什么它要用 0.35毫米厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片迭 成答：變壓器的鐵心構(gòu)成變壓器的磁路，同時又起著器身的骨架作用。為了鐵心損耗，采用0.35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。4. 變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么

11、答：鐵心：構(gòu)成變壓器的磁路,同時又起著器身的骨架作用。繞組：構(gòu)成變壓器的電路，它是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路。分接開關(guān)：變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭，分接開關(guān)用以切換分接頭從而實現(xiàn)變壓器調(diào)壓。油箱和冷卻裝置：油箱容納器身，盛變壓器油，兼有散熱冷卻作用。絕緣套管：變壓器繞組引線需借助于絕緣套管與外電路連接，使帶電的繞組引線與接地的油箱絕緣。5. 變壓器原、副方額定電壓的含義是什么UaN是指變壓答：變壓器一次額定電壓Un是指規(guī)定加到一次側(cè)的電壓，二次額定電壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時的端電壓。五、計算（每題5分）1.一臺三相變壓器，原、副方額定電壓仏 10/3.15kV，Y/U2

12、N11連接，匝電壓為伏,副方額定電流12N 183.3A。試求（1）（2）原副方線圈匝數(shù)； 原線圈電流及額定容量;(3)變壓器運行在額定容量且功率因數(shù)為Cos 21、（超前）（滯后）三種情況下的負(fù)載功率。解：（1）原方10U1N35.7735kV副方U2N 3.15kV所以W1U 1N407T14.189W2U 2 N14.189222T（2）額定容量Sn3U 2N I 2NSn.3 3.15183.31000KVA1Sn1000-57.74A3 10I 1N3U 1n(3)因P2S Cos 2N所以當(dāng)Cos21時P21000 W當(dāng)Cos2時P21000 x = 900 w當(dāng)Cos2時P210

13、00 x = 850 w2. 厶3KVA 230/115伏單相變壓器,原線圈電阻r10.3，副線圈電阻r20.05原線圈漏抗x10.8，畐U線圈漏抗X20.1 ，鐵耗PFe45W,額定負(fù)載時銅耗所以P cu求:解:85 Wo(1)1Sn300013.043AI 1N230230I 2NSn300026.087A115115：1NU 1N17.634I 1N:2NU 2N4.408I 2N門r 20.30.05Z 1NZ 2N17.6344.408X1X20.80.1功率因數(shù)為（滯后）負(fù)載時的效率ZXk副方功率因數(shù)為（滯后）時的電壓變化率; 供給，rk ri r20.028417.6340.06

14、814.408故副方Cos 2 =（滯后）時電壓變化率r kCos 2 XkSin=%（2）供給負(fù)載時，如不考慮電流對U的影響時,u r kCos 2 XkSin 2=X +X , 1 0.952=%此時端電壓u U2N(1 u) 115 (1 0.0478) 109.5V此時負(fù)載電流| 2空 -304027.76AU 2109.5這個電流對電壓變化率的影響為u I 2 u所以考慮電流變化對電壓變化率的影響后電壓變化率4.78%5.09%26.087端電壓U 2115 (1 0.0509)109.17V3040109.1727.85A負(fù)載電流P2 I 2U 2在這個負(fù)載時變壓器的鐵耗不變，銅耗

15、為2 Pcu 12 Pk(鑑285 96.88W所以供給、功率因數(shù)為（滯后）負(fù)載時的效率為P2P2 P0 Pcu100%100%95.54%30404596.883. 一臺單相變壓器 50KVA 7200/480V、60Hz。其空載和短路實驗數(shù)據(jù)如下實驗名稱電壓（伏）電流（安）功率（W電源加在空載480245低壓邊短路1577615高壓邊試求：（1 ）短路參數(shù)及其標(biāo)么值;(2 )空載和滿載時的銅耗和鐵耗;(3)額定負(fù)載電流、功率因數(shù)Cos 2 0.9滯后時的電壓變化率、副邊電壓及效率。(注：電壓變化率按近似公式計算)解:I 1NSn6.944 AI 2NSn104.167 A(1) 短路參數(shù)其

16、阻抗基值所以(2) 空載時鐵耗滿載銅耗U k15722.42I k7Pk61512.55|2k49Jzkrk 18.58U 1N7200d CQQ O7IU36.8 7I 1N6.944Zk0.0216Z 1 Nrk0.0121Z 1NXk0.0179Z1 NPo 245 wU 2Nr kXkZ1NPFe? rk?Xk?ZkZk(3)額定負(fù)載電流時根據(jù)電壓變化率近似公式PkN2)Pkk(944)2 615 605.2w7I 2| 2N 104.167 Au qCos 2 XrSin 2 得u0.01210.90.017910.811.87%此時副方電壓U2U 2N (11.87%)471.02

17、V所以P2U 2I2 NCOS 2471 104.167 0.944158.64 wP1P2P0PkN44158.64245 605.245008.64 w旦 100%98.11%Pi4. 一臺單相變壓器，50kVA, 7200/480V , 60Hz。其空載和短路實驗數(shù)據(jù)如下:實驗名稱電壓（V）電流（A）功率（w）電源加在邊空載480245低壓邊短路1577615高壓邊試求：（1）短路參數(shù) z k， r k， x K及其相對值;（2）空載和滿載時的銅耗和鐵耗；（3）額定負(fù)載電流，功率因數(shù) COS2（滯后）時的電壓變化率,二次側(cè)電壓及效率。（注：電壓變化率用近似公式計算）解：n= 50kVA1

18、N= S/U 1n= 6.94A1N= Un/I 1N=Q2短路實驗時,k= 7A= I NZk= US/I k=157/7= QZs 0.022rsPf 殛 12.55Is 49rs0.012XszS rS 18.59Xs0.018鐵耗:PFe245 w銅耗:P cuPkN I615 w(RsCosXs Sin )2 S 20.012 0.90.018 0.44 0.019U2N(1u) 480 (1 0.019)470.9 VSnCoS 22PkNP2PkNP61524598.12%50000 0.9 315 2455.三相變壓器的額定值為Sn= 1800kVA, Uih/U2N= 630

19、0/3150V , Y, d11聯(lián)結(jié)，空載損耗P=，短路損耗卩1=,求(1 )當(dāng)輸出電流I 2= l2N, COS 2=時的效率;(2 )效率最大時的負(fù)載系數(shù)m解：1、1一巳-SncOS 2 Pk P。98.1%6.6 21.21800 0.8 6.6 21.22、當(dāng)Pcu = He時發(fā)生max2PkP。所以6.6 21.20.5586. 一臺三相變壓器的銘牌數(shù)據(jù)如下，S= 750KVA Un/U2n= 10000/400V , Y, ynO聯(lián)結(jié)。低壓邊空載實驗數(shù)據(jù)為：Uh = 400V, l20= 60A, P0 = 3800w。高壓邊短路實驗數(shù)據(jù)為：Uik= 440V, I 1K= 43.

20、3A , pk= 10900w，室溫 20C,試求:(1) 變壓器的參數(shù)，并畫出等值電路；(2)當(dāng)：a)額定負(fù)載Cos解:(2) COS(2）=時，計算電壓變化率U%、二次側(cè)電壓u2及效率。1空載實驗:低壓方:由短路實驗:I 1NSn3U 1N75043.3 A,3 10Z 1NU 1NI 1N10000/3133.3443.3z。R0U20I 20RmXmX。Xm200C 時；ZsRsP03I 22393.8U1KI 1KPk3I260讐 0.352 2Z0 R0440 / . 343.3109003 43.323.835.871.94Rs0.01455.54Xs:2 2.ZsRsXs0.0

21、415所以11212 Rs0.97X11X212 Xs2.772、Cos20.8 （滯后）且1u(Rs Cos 2 Xssin0.0145 0.8 0.04150.60.0365SnCos 210900 3800750000 0.810900 380097.6%當(dāng)cos20.8 （超前）時:(Rs Cos 2Xs Sin2)0.0133U2U 2N (1 U)400 1.0133405.32 VSnCos2PkN P 02PkN97.6%P019. 有一臺變壓器容量Sm= 5600kVA,Un/U2N=, Y, yn0, U=%，鐵耗 PFe=，銅耗 Pm=，今改為自耦變壓器Un/U2N=，求:U 2 U 2N(1 u) 400 0.9635 385.4 V2P kNP2P kNP1、1、改為自耦變壓器后的容量Sn自與原來雙繞組時的容量 Sn雙之比（其中電磁容量、傳導(dǎo)容量各為多少）2、改為自耦變壓器后，在額定電壓時，穩(wěn)定短路電流iKn自為額定電流In的多少倍與原雙繞組時的穩(wěn)定短路電流比I Kn自/I Kn雙;3、改為自耦變壓器后，在額定負(fù)載Cos =落后時效率比未改前提高多少|(zhì) 2NSn3U 2N5600