電機學_第三章變壓器習題

1、第二章 變壓器一、填空：1. 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。2. 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）負載時能按照各臺變壓器的容量合理地分擔負載；（3）負載時各變壓器分擔的電流應為同相。3. 如將變壓器誤接到等電壓的直流電源上時，由于空載電流將 ，空載損耗將 。答：空載電流很大，空載損耗很大。4. 一臺變壓器，原設計的頻率為50HZ，現(xiàn)將它接到6

2、0HZ的電網上運行，額定電壓不變，勵磁電流將 ，鐵耗將 。答：減小，減小。5. 變壓器的副邊是通過 對原邊進行作用的。答：電磁感應作用。6. 引起變壓器電壓變化率變化的原因是 。答：負載電流的變化。7. 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 。答：增大很多，燒毀。8. 聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運行，是因為 。答：若連接，將在變壓器之間構成的回路中引起極大的環(huán)流，把變壓器燒毀。9. 三相變壓器組不宜采用Y,y聯(lián)接組，主要是為了避免 。答：相電壓波形畸變。10. 變壓器副邊的額定電壓指 。答：原邊為額定電壓時副邊的空載電壓。11. 為使電壓

3、波形不發(fā)生畸變，三相變壓器應使一側繞組 。答：采用d接。12. 通過 和 實驗可求取變壓器的參數。答：空載和短路。13. 變壓器的參數包括 ， ， ， ， 。答：激磁電阻，激磁電抗，繞組電阻，漏電抗，變比。14. 在采用標幺制計算時，額定值的標幺值為 。答：1。15. 既和原邊繞組交鏈又和副邊繞組交鏈的磁通為 ，僅和一側繞組交鏈的磁通為 。答：主磁通，漏磁通。16. 變壓器的一次和二次繞組中有一部分是公共繞組的變壓器是 。答：自耦變壓器。17. 并聯(lián)運行的變壓器應滿足（1） ，（2） ，（3） 的要求。答：（1）各變壓器的額定電壓與電壓比應相等；（2）各變壓器的聯(lián)結組號應相同；（3）各變壓器的

4、短路阻抗的標幺值要相等，阻抗角要相同。18. 變壓器運行時基本銅耗可視為 ，基本鐵耗可視為 。答：可變損耗，不變損耗。二、選擇填空1. 一臺三相電力變壓器=560KVA， =10000/400(v), D,y接法，負載時忽略勵磁電流，低壓邊相電流為808.3A時，則高壓邊的相電流為 。 A： 808.3A ， B: 56A， C: 18.67A ， D: 32.33A。 答：C2. 一臺變比為的變壓器，從低壓側作空載實驗，求得副邊的勵磁阻抗標幺值為，那末原邊的勵磁阻抗標幺值是 。：,：,：.。 答：A3. 變壓器的其它條件不變，外加電壓增加，則原邊漏抗，副邊漏抗和勵磁電抗將 。 ：不變， ：增

5、加% ，：減少% 。（分析時假設磁路不飽和） 答：A1. 三相電力變壓器磁勢平衡方程為 。 A：原，副邊磁勢的代數和等于合成磁勢 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 小于答；A4. 三相變壓器二次側的額定電壓是指原邊加額定電壓時二次側的 電壓A 空載線 B 空載相 C 額定負載時的線 答：A5. 變壓器的其它條件不變，若原副邊的匝數同時減少10，則，及的大小將 。 A：和同

6、時減少10，增大 B：和同時減少到0.81倍, 減少 C：和同時減少到0.81倍，增加 D：和同時減少10，減少 答：B6. 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:正常工作;E:發(fā)熱但無損壞危險；F:嚴重發(fā)熱有燒壞危險答：C，F(xiàn)7. 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:空載環(huán)流太大；C:負載時激磁電流太大； D:不同聯(lián)接組號的變壓器變比不同。答：B8. 三相變壓器組不宜采用Y,y聯(lián)接組，主要是為了避免 。A：線電勢波形放生畸變； B：相電勢波形放生畸變；C：損耗

7、增大； D：有效材料的消耗增大。 答：B9. 變壓器原邊每匝數增加5%，副邊匝數下降5%，激磁電抗將 。A：不變 B：增加約10% C：減小約10%答：B10. 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：A11. 磁通，電勢正方向如圖，W1匝線圈感應的電勢e為 。A：d/dt B：W1d/dt C：-W1d/dt答：C12. 兩臺變壓器并聯(lián)運行時，其負荷與短路阻抗 分配。A：大小成反比 B：標么值成反比 C：標么值成正比答：B13. 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 ；接電感性負載設計，額定電壓變化率

8、。A變大 B 變小答：B，B，A14. 當一臺變壓器的原邊匝數比設計少10%（副邊匝數正常）則下列各值的變化為：磁通 ； ； ； ；U20 I0 。A：變大 B：變小 C：不變答：A，B，C，B，A，A15. 一臺Y/-12和一臺Y/-8的三相變壓器，變比相等，能否經過改接后作并聯(lián)運行 。A能 B不能 C不一定 D不改接也能答：A16. 一臺 50HZ的變壓器接到60HZ的電網上，外時電壓的大小不變，激磁電流將 。A,增加 B,減小 C，不變.答：B17. 變壓器負載呈容性，負載增加時，副邊電壓 。A,呈上升趨勢； B,不變 C,可能上升或下降答：C18. 單相變壓器鐵心疊片接縫增大，其他條件

9、不變，則空載電流 。A,增大； B，減?。?C,不變。答：A19. 一臺單相變壓器額定電壓為220/110V。Y/y-12接法，在高壓側作短路實驗，測得的短路阻抗標幺值為0.06，若在低壓側作短路實驗，測得短路阻抗標幺值為 。A:0.06 ， B：0.03 ， C：0.12 ， D：0.24 。 答：A三、判斷1. 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，因此負載時空載時感應電勢為常數 。 （ ）答：錯2. 變壓器空載運行時，電源輸入的功率只是無功功率 。 （ ）答：錯3. 變壓器頻率增加，激磁電抗增加，漏電抗不變。 （ ）答：錯4. 變壓器負載運行時，原邊和副邊電流標幺值相等

10、。 （ ）答：錯5. 變壓器空載運行時原邊加額定電壓，由于繞組電阻r1很小，因此電流很大。 （ ）答：錯6. 變壓器空載和負載時的損耗是一樣的。 （ ）答：錯7. 變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。 （ ）答：錯8. 只要使變壓器的一、二次繞組匝數不同，就可達到變壓的目的。 （ ）答：對9. 不管變壓器飽和與否，其參數都是保持不變的。 （ ）答：錯10. 一臺Y/-12和一臺Y/-8的三相變壓器，變比相等，能經過改接后作并聯(lián)運行。（ ）答：對11. 一臺 50HZ的變壓器接到60HZ的電網上，外時電壓的大小不變，激磁電流將減小。（ ）答：對12. 變壓器負載成容性，負載增加時，副邊電壓將降低

11、。 （ ）答：錯13. 變壓器原邊每匝數增加5%，副邊匝數下降5%，激磁電抗將不變。 （ ）答：錯14. 聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運行，是因為電壓變化率太大。 （ ）答：錯四、簡答1. 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。2. 變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么？答：鐵心: 構成變壓器的磁路,同時又起著器身的骨架作用。繞組: 構成變壓器的電路,它是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路。分接開關: 變壓器為了調壓而在高壓繞組引

12、出分接頭,分接開關用以切換分接頭,從而實現(xiàn)變壓器調壓。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。3. 變壓器原、副方額定電壓的含義是什么？答：變壓器一次額定電壓U1N是指規(guī)定加到一次側的電壓，二次額定電壓U2N是指變壓器一次側加額定電壓，二次側空載時的端電壓。4. 為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它們之間有哪些主要區(qū)別？并指出空載和負載時激勵各磁通的磁動勢？答：由于磁通所經路徑不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分別考慮它們各自的特性，從而把非線性問題和線性問題分別予以處理

13、區(qū)別：1. 在路徑上，主磁通經過鐵心磁路閉合，而漏磁通經過非鐵磁性物質 磁路閉合。 2在數量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁通卻不足1%。 3在性質上，主磁通磁路飽和，0與I0呈非線性關系，而漏磁通磁路不飽和，1與I1呈線性關系。 4在作用上，主磁通在二次繞組感應電動勢，接上負載就有電能輸出， 起傳遞能量的媒介作用，而漏磁通僅在本繞組感應電動勢，只起了漏抗壓降的作用?？蛰d時，有主磁通和一次繞組漏磁通，它們均由一次側磁動勢激勵。 負載時有主磁通，一次繞組漏磁通，二次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動勢即激勵，一次繞組漏磁通由一次繞組磁動勢激勵，二次繞組漏磁通由二次繞組磁動勢

14、激勵。5. 變壓器的空載電流的性質和作用如何？它與哪些因素有關？答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵磁，即產生主磁通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功性質，稱為空載電流的無功分量，后者屬有功性質，稱為空載電流的有功分量。性質：由于變壓器空載電流的無功分量總是遠遠大于有功分量，故空載電流屬感性無功性質，它使電網的功率因數降低，輸送有功功率減小。大?。河纱怕窔W姆定律，和磁化曲線可知，I0 的大小與主磁通0, 繞組匝數N及磁路磁阻有關。就變壓器來說，根據，可知， 因此，由電源電壓U1的大小和頻率f以及繞組匝數N1來決定。根據磁阻表達式可知，與磁路結構尺寸，有關，還與導磁材料的磁

15、導率有關。變壓器鐵芯是鐵磁材料，隨磁路飽和程度的增加而減小，因此隨磁路飽和程度的增加而增大。綜上，變壓器空載電流的大小與電源電壓的大小和頻率，繞組匝數，鐵心尺寸及磁路的飽和程度有關。6. 試述變壓器激磁電抗和漏抗的物理意義。它們分別對應什么磁通，對已制成的變壓器，它們是否是常數？答：勵磁電抗對應于主磁通，漏電抗對應于漏磁通，對于制成的變壓器，勵磁電抗不是常數，它隨磁路的飽和程度而變化，漏電抗在頻率一定時是常數。7. 變壓器在制造時，一次側線圈匝數較原設計時少，試分析對變壓器鐵心飽和程度、激磁電流、激磁電抗、鐵損、變比等有何影響？答：根據可知，因此，一次繞組匝數減少,主磁通將 增加，磁密，因不變

16、，將隨的增加而增加，鐵心飽和程度增加，磁導率下降。因為磁阻，所以磁阻增大。根據磁路歐姆定律，當線圈匝數減少時，勵磁電流增大。 又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加。勵磁阻抗減小，原因如下：電感， 激磁電抗，因為磁阻增大，匝數減少，所以勵磁電抗減小。設減少匝數前后匝數分別為、，磁通分別為、，磁密分別為、，電流分別為、，磁阻分別為、，鐵心損耗分別為、。根據以上討論再設，同理，于是。又由于，且（是勵磁電阻，不是磁阻），所以，即 ，于是，因，故，顯然，勵磁電阻減小。勵磁阻抗 ，它將隨著和的減小而減小。8. 如將銘牌為60赫的變壓器，接到50赫的電網上運行，試分析對主磁通、激磁電流、鐵損、漏抗及電壓變化率有

17、何影響？答：根據可知，電源電壓不變，從60Hz降低到50Hz后，頻率下降到原來的（1/1.2），主磁通將增大到原來的1.2倍，磁密也將增大到原來的1.2倍， 磁路飽和程度增加， 磁導率降低， 磁阻增大。于是，根據磁路歐姆定律可知, 產生該磁通的激磁電流必將增大。 再由討論鐵損耗的變化情況。 60Hz時， 50Hz時， 因為，所以鐵損耗增加了。漏電抗，因為頻率下降，所以原邊漏電抗，副邊漏電抗減小。又由電壓變化率表達式可知，電壓變化率將隨，的減小而減小。9. 變壓器負載時，一、二次線圈中各有哪些電動勢或電壓降，它們產生的原因是什么？寫出它們的表達式，并寫出電動勢平衡方程？答：一次繞組有主電動勢，漏

18、感電動勢，一次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產生，漏感電動勢由一次繞組漏磁通交變產生。一次繞組電動勢平衡方程為；二次繞組有主電動勢，漏感電動勢，二次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產生，漏感電動勢由二次繞組漏磁通交變產生,二次繞組電動勢平衡方程為。 10. 變壓器鐵心中的磁動勢，在空載和負載時比較，有哪些不同？答：空載時的勵磁磁動勢只有一次側磁動勢，負載時的勵磁磁動勢是一次側和二次側的合成磁動勢，即,也就是。11. 為什么可以把變壓器的空載損耗近似看成是鐵耗，而把短路損耗看成是銅耗？變壓器實際負載時實際的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無區(qū)別？為什么？答：因為空載時電流很小，在空載損耗中

19、鐵耗占絕大多數，所以空載損耗近似看成鐵耗。 而短路時，短路電壓很低，因而磁通很小，鐵耗也很小，短路損耗中銅耗占絕大多數，所以近似把短路損耗看成銅耗。 實際負載時鐵耗和銅耗與空載時的鐵耗和銅耗有差別，因為后一個是包含有其它損耗。12. 變壓器的其它條件不變，僅將原、副邊線圈匝數變化10，試問對和的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化10，其影響怎樣？如果僅將頻率變化10，其影響又怎樣？答：因為，所以當原、副邊匝數變化10時，變化20。由于w變化10，而U不變，使變化10。又因為，磁通變化10時由于飽和影響，變化k，所以的變化大于20。將外施電壓變化10時，也將變化10，使不變，的變化大于10。這是因為

20、變化10，由于磁路飽和影響，變化大于10。如果將頻率變化10，所以變化10，而f變化10，則因為U不變，使變化10。同樣使的變化大于10。13. 變壓器空載時，一方加額定電壓，雖然線圈（銅耗）電阻很小，電流仍然很小，為什么？答：因為一方加壓后在線圈中的電流產生磁場，使線圈有很大的自感電勢（接近額定電壓，比額定電壓?。噪m然線圈電阻很小，電流仍然很小。14. 一臺的單相變壓器，如接在直流電源上，其電壓大小和銘牌電壓一樣，試問此時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？副邊開路或短路對原邊電流的大小有無影響？（均考慮暫態(tài)過程）答：因是直流電，變壓器無自感和感應電勢，所以加壓后壓降全由電阻產生，因而電流很大，為。如副邊

21、開路或短路，對原邊電流均無影響，因為不變。15. 變壓器的額定電壓為220/110伏，若不慎將低壓方誤接到220伏電源上，試問激磁電流將會發(fā)生什么變化？變壓器將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：誤接后由知，磁通增加近一倍，使激磁電流增加很多（飽和時大于一倍）。此時變壓器處于過飽和狀態(tài)，副邊電壓440伏左右，使效率降低，絕緣可能被擊穿等現(xiàn)象發(fā)生。25. 有三臺單相變壓器，一、二次側額定電壓均為220/380V，現(xiàn)將它們聯(lián)結成Y，d11三相變壓器組（單相變壓器的低壓繞組聯(lián)結成星形，高壓繞組接成三角形），若對一次側分別外施380V和220V的三相電壓，試問兩種情況下空載電流I0、勵磁電抗Xm和漏抗與單相變壓器比較

22、有什么不同？答：三相變壓器，Y，d11（1）一次側加380V， V ，每臺單相變壓器的U1220V，與原來的空載運行一樣。所以I0、Xm與均不變。（2）一次側加220V，則 V即每臺單相變壓器的一次側所加電壓為127V<220V，所以此時的I0降低，Xm增加，不變。五、計算1. 有一臺單相變壓器，額定容量KVA，原副邊額定電壓伏，赫茲。原副線圈的電阻及漏抗為歐，。試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（2）折算到低壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（3）將（1）、（2）求得的參數用標么值表示；（4）計算變壓器的短路電壓百分比及其分量，。（5）求滿載及超前等三種情況下的電壓變化

23、率并討論計算結果。解：（1）折算到高壓邊的短路阻抗 （2）折算到低壓邊的短路阻抗 (3) 所以 (4 ) 短路電壓百分值（5）當滿載，功率因數時變壓器的電壓變化率 當滯后時， 當超前時， 對于電壓變化率，當即阻性負載時電壓變化率較小，當負載為感性時，電壓變化率大，當負載為容性時，負載時的端電壓可能高于空載時的端電壓。2. 一臺單相變壓器，空載及短路實驗的結果如下：實驗名稱電壓（伏）電流（安）功率（W）電源加在空載630010.15000低壓邊短路324015.1514000高壓邊試計算：（1）折算到高壓邊的參數（實際值及標么值），假定， （2）畫出折算到高壓邊 的T型等效電路；（3）計算短路電

24、壓的百分值及其二分量；（4）滿載及滯后時的電壓變化率及效率;（5）最大效率。解：（1）空載實驗可以得到折算到高壓邊的參數 ，而k60/6.39.524所以根據短路實驗得到折算到低壓邊的參數 所以 （2）折算到高壓的T型等效電路（3） 所以 (4) 電壓變化率 （1.6944×0.8+5.6944×0.6） 4.77此時， 而所以kW故 kW則 （5）達到最大效率時， 所以 所以 98.19（高壓邊）3. 一臺單相變壓器50KVA、7200/480V、60Hz。其空載和短路實驗數據如下實驗名稱電壓（伏）電流（安）功率（W）電源加在空載4805.2245低壓邊短路1577615

25、高壓邊試求：（1）短路參數及其標么值；（2）空載和滿載時的銅耗和鐵耗；（3）額定負載電流、功率因數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： (1) 短路參數 其阻抗基值 所以 (2) 空載時鐵耗 w 滿載銅耗 w(3) 額定負載電流時 根據電壓變化率近似公式得此時副方電壓 所以 ww 4. 一臺三相變壓器，5600KVA，Y/11連接，變壓器空載基短路實驗數據如下：實驗名稱線電壓（伏）線電流（安）三相功率（W）電源加在空載63007.46800低壓邊短路55032418000高壓邊求：（1）計算變壓器參數，實際值基標么值；（2）利用型等效電路，求滿載滯后時的副邊

26、電壓基原邊電流；（3）求滿載滯后時的電壓變化率基效率。解：（1） 所以 則： 因 所以 （2）以作參考向量，即，并近似認為相位與相反，故可以得到所以故 kV 故 （0.3201×0.6+5.48×0.6）3.54對于第（2）個問題，由于假設與同相，如想減小這一假設造成的誤差，可對相位進行修正現(xiàn)修正后的 這樣，與arcCos0.8很接近了。 5. 設有一臺125MVA，50 Hz，110/10KV，Y0/11的三相變壓器，空載電流，空載損耗P0133kw，短路電壓（阻抗電壓uk10。5，短路損耗PkN600kw。（1） 試求短路阻抗和激磁阻抗（均用標么值），畫出近似型等效電路，表明各阻抗數值；（2） 求供給額定負載且Cos0.8滯后時的電壓變化率及效率。解：（1）