電機學期末考試資料習題集答案

1、第一章 變壓器基本工作原理和結構1-1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I0， 產生勵磁磁動勢F0， 在鐵芯中產生交變主磁通0, 其頻率與電源電壓的頻率相同， 根據電磁感應定律，原副邊因交鏈該磁通而分別產生同頻率的感應電動勢 e1和e2, 且有 , , 顯然，由于原副邊匝數不等, 即N1N2，原副邊的感應電動勢也就不等, 即e1e2, 而繞組的電壓近似等于繞組電動勢,即U1E1, U2E2,故原副邊電壓不等,即U1U2, 但頻率相等。1-2 試從物理意義上分析，若減少變壓器一次側線圈匝數（二次線圈匝數不變）二次線

2、圈的電壓將如何變化？答：由, , 可知 , ，所以變壓器原、副兩邊每匝感應電動勢相等。又U1» E1, U2E2 , 因此， 當U1 不變時，若N1減少, 則每匝電壓增大，所以將增大?；蛘吒鶕?，若 N1減小，則增大， 又，故U2增大。1-3 變壓器一次線圈若接在直流電源上，二次線圈會有穩(wěn)定直流電壓嗎？為什么？答：不會。因為接直流電源，穩(wěn)定的直流電流在鐵心中產生恒定不變的磁通，其變化率為零，不會在繞組中產生感應電動勢。1-4 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.

3、35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。1-5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出分接頭,分接開關用以切換分接頭,從而實現變壓器調壓。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。1-6變壓器原、副方和額定電壓的含義是什么？答：變壓器二次額定電壓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

4、次側空載時的端電壓。1-7 有一臺D-50/10單相變壓器，試求變壓器原、副線圈的額定電流？解：一次繞組的額定電流 二次繞組的額定電流 1-8 有一臺SSP-125000/220三相電力變壓器，YN，d接線，求變壓器額定電壓和額定電流；變壓器原、副線圈的額定電流和額定電流。解：. 一、二次側額定電壓 一次側額定電流（線電流） 二次側額定電流（線電流）      由于YN，d接線一次繞組的額定電壓 U1N= 一次繞組的額定電流 二次繞組的額定電壓二次繞組的額定電流I2N= 第二章 單相變壓器運行原理及特性2-1 為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它

5、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 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。 空載時，有主磁通和一次繞組漏磁通，它

6、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激勵 . 2-2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

7、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。2-3 變壓器空載運行時，是否要從電網取得功率？這些功率屬于什么性質？起什么作用？為什么小負荷用戶使用大容量變壓器無論對電網和用戶均不利？答：要從電網取得功率，供給變壓器本身功率損耗，它轉化成熱能散逸到周圍介質中。小負荷

8、用戶使用大容量變壓器時，在經濟技術兩方面都不合理。對電網來說，由于變壓器容量大，勵磁電流較大，而負荷小，電流負載分量小，使電網功率因數降低，輸送有功功率能力下降，對用戶來說，投資增大，空載損耗也較大，變壓器效率低。2-4    為了得到正弦形的感應電動勢，當鐵芯飽和和不飽和時，空載電流各呈什么波形，為什么？答：鐵心不飽和時，空載電流、電動勢和主磁通均成正比，若想得到正弦波電動勢，空載電流應為正弦波；鐵心飽和時，空載電流與主磁通成非線性關系（見磁化曲線），電動勢和主磁通成正比關系，若想得到正弦波電動勢，空載電流應為尖頂波。2-5 一臺220/110伏的單相變壓器，試

9、分析當高壓側加額定電壓220伏時，空載電流I0呈什么波形？加110伏時載電流I0呈什么波形，若把110伏加在低壓側，I0又呈什么波形答：變壓器設計時，工作磁密選擇在磁化曲線的膝點（從不飽和狀態(tài)進入飽和狀態(tài)的拐點），也就是說，變壓器在額定電壓下工作時，磁路是較為飽和的。 高壓側加220V ，磁密為設計值，磁路飽和，根據磁化曲線，當磁路飽和時，勵磁電流增加的幅度比磁通大，所以空載電流呈尖頂波。 高壓側加110V ，磁密小，低于設計值，磁路不飽和，根據磁化曲線，當磁路不飽和時，勵磁電流與磁通幾乎成正比，所以空載電流呈正弦波。低壓側加110V ，與高壓側加220V相同， 磁密為設計值， 磁路飽和，空載

10、電流呈尖頂波。2-6 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？當電源電壓降到額定值的一半時，它們如何變化？我們希望這兩個電抗大好還是小好，為什么？這兩個電抗誰大誰小，為什么？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。 電源電壓降至額定值一半時，根據可知，于是主磁通減小，磁路飽和程度降低，磁導率增大，磁阻減小, 導致電感增大，勵磁電抗也增大。但是漏磁通路徑是線性磁路， 磁導率是常數，因此漏電抗不變。 由可知,勵磁電抗越大越好，從而可降低空載電流。漏電抗則

11、要根據變壓器不同的使用場合來考慮。對于送電變壓器，為了限制短路電流和短路時的電磁力,保證設備安全，希望漏電抗較大；對于配電變壓器，為了降低電壓變化率： ,減小電壓波動，保證供電質量，希望漏電抗較小。勵磁電抗對應鐵心磁路，其磁導率遠遠大于漏磁路的磁導率，因此，勵磁電抗遠大于漏電抗。 27 變壓器空載運行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻r1很小，為什么空載電流I0不大？如將它接在同電壓（仍為額定值）的直流電源上，會如何？答： 因為存在感應電動勢E1, 根據電動勢方程：可知，盡管很小，但由于勵磁阻抗很大，所以不大.如果接直流電源，由于磁通恒定不變，繞組中不感應電動勢，即，因此電壓全部降在電阻上，

12、即有，因為很小，所以電流很大。28 一臺380/220伏的單相變壓器，如不慎將380伏加在二次線圈上，會產生什么現象？答： 根據可知，由于電壓增高，主磁通將增大，磁密將增大, 磁路過于飽和，根據磁化曲線的飽和特性，磁導率降低，磁阻增大。于是，根據磁路歐姆定律可知,產生該磁通的勵磁電流必顯著增大。再由鐵耗可知，由于磁密增大,導致鐵耗增大，銅損耗也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴重， 可能損壞變壓器。29一臺220/110伏的變壓器，變比，能否一次線圈用2匝，二次線圈用1匝，為什么？答：不能。由可知，由于匝數太少，主磁通將劇增，磁密過大,磁路過于飽和，磁導率降低，磁阻增大。于是，根據磁路歐姆定律可知, 產生

13、該磁通的激磁電流必將大增。再由可知，磁密過大, 導致鐵耗大增， 銅損耗也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴重，可能損壞變壓器。2-10 2-10 變壓器制造時：迭片松散，片數不足；接縫增大；片間絕緣損傷，部對變壓器性能有何影響？答：（1）這種情況相當于鐵心截面S減小，根據可知知,，因此,電源電壓不變,磁通將不變，但磁密，減小，將增大，鐵心飽和程度增加，磁導率減小。因為磁阻，所以磁阻增大。根據磁路歐姆定律，當線圈匝數不變時，勵磁電流將增大。又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加。 （2）這種情況相當于磁路上增加氣隙，磁導率下降，從而使磁阻增大。 根據可知,，故不變，磁密也不變，鐵心飽和程度不變。又由于，故鐵損耗不

14、變。根據磁路歐姆定律可知，磁動勢將增大，當線圈匝數不變時，勵磁電流將增大。 勵磁阻抗減小，原因如下： 電感, 激磁電抗,因為 磁阻 增大，所以勵磁電抗減小。 已經推得鐵損耗不變，勵磁電流增大，根據是勵磁電阻，不是磁阻）可知，勵磁電阻減小。勵磁阻抗，它將隨著 的減小而減小。 （3）由于絕緣損壞，使渦流增加，渦流損耗也增加，鐵損耗增大。根據可知,，故不變，磁密也不變，鐵心飽和程度不變。但是，渦流的存在相當于二次繞組流過電流，它增加使原繞組中與之平衡的電流分量也增加，因此勵磁電流增大，鐵損耗增大。再由可知，增加，勵磁阻抗必減小。2-11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

15、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，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

16、 ，它將隨著的減小而減小。212 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。2-13變

17、壓器運行時由于電源電壓降低，試分析對變壓器鐵心飽和程度、激磁電流、激磁阻抗、鐵損和銅損有何影響？答：根據可知,因此,電源電壓降低,主磁通將減小，磁密，因不變，將隨的減小而減小，鐵心飽和程度降低，磁導率增大。因為磁阻，所以磁阻減小。根據磁路歐姆定律，磁動勢將減小，當線圈匝數不變時，勵磁電流減小。又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗減小。 勵磁阻抗增大，原因如下。 電感, 勵磁電抗,因為磁阻減小，所以增大。設降壓前后磁通分別為、，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，勵磁電阻將增

18、大。勵磁阻抗 ，它將隨著的增大而增大。簡單說：由于磁路的飽和特性，磁密降低的程度比勵磁電流小，而鐵耗 =，由于鐵耗降低得少，而電流降低得大，所以勵磁電阻增大。 2-14兩臺單相變壓器，原方匝數相同，空載電流，今將兩臺變壓器原線圈順向串聯接于440V電源上，問兩臺變壓器二次側的空載電壓是否相等，為什么？答：由于空載電流不同,所以兩臺變壓器的勵磁阻抗也不同（忽略），兩變壓器原線圈順向串聯，相當于兩個勵磁阻抗串聯后接在440V電源上。由于兩個阻抗大小不同，各自分配的電壓大小不同，也就是原邊感應電勢不同，由于變比相同，使副邊電勢不同,既是二次的空載電壓不同。2-15變壓器負載時，一、二次線圈中各有哪些

19、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。 2-16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。2-17試繪出變壓器“T”形、近似和簡化等效電路，說明各參數的意義，并說明各等

20、效電路的使用場合。答：“T”形等效電路r1 x1r2 x2 rm xm    r1 ，x1一次側繞組電阻，漏抗r2, x2 二次側繞組電阻，漏抗折算到一次側的值rm , x m勵磁電阻，勵磁電抗r1 x1r2 x2 rm xm   近似等效電路： rk = r1 +r2 -短路電阻 xk= x1 +x2 -短路電抗rm , x m-勵磁電阻，勵磁電抗rK xK   簡化等效電路   rk, xk-短路電阻，短路電抗2-18 當一次電源電壓不變，用變壓器簡化相量圖說明在感性和容

21、性負載時，對二次電壓的影響？容性負載時，二次端電壓與空載時相比，是否一定增加？答： 兩種簡化相量圖為：圖（a）為帶阻感性負載時相量圖，(b)為帶阻容性負載時相量圖。從相量圖可見，變壓器帶阻感性負載時，二次端電壓下降（），帶阻容          性負載時，端電壓上升（）。 （a） (b)從相量圖（b）可見容性負載時，二次端電壓與空載時相比不一定是增加的。 2-19變壓器二次側接電阻、電感和電容負載時，從一次側輸入的無功功率有何不同，為什么？答：接電阻負載時，變壓器從電網吸收的無功功率為感性的，滿

22、足本身無功功率的需求；接電感負載時，變壓器從電網吸收的無功功率為感性的，滿足本身無功功率和負載的需求，接電容負載時，分三種情況：1）當變壓器本身所需的感性無功功率與容性負載所需的容性無功率相同時，變壓器不從電網吸收無功功率，2）若前者大于后者，變壓器從電網吸收的無功功率為感性的；3）若前者小于后者，變壓器從電網吸收的無功功率為容性的。 220 空載試驗時希望在哪側進行？將電源加在低壓側或高壓側所測得的空載功率、空載電流、空載電流百分數及激磁阻抗是否相等？如試驗時，電源電壓達不到額定電壓，問能否將空載功率和空載電流換算到對應額定電壓時的值，為什么？答： 低壓側額定電壓小，為了試驗安全和

23、選擇儀表方便，空載試驗一般在低壓側進行。 以下討論規(guī)定高壓側各物理量下標為1，低壓側各物理量下標為2。空載試驗無論在哪側做，電壓均加到額定值。根據可知，； ，故，即。因此無論在哪側做，主磁通不變，鐵心飽和程度不變，磁導率不變，磁阻 不變。 根據磁路歐姆定律可知，在、不變時， 無論在哪側做，勵磁磁動勢都一樣，即，因此， 則，顯然分別在高低壓側做變壓器空載試驗，空載電流不等，低壓側空載電流是高壓側空載電流的K倍。 空載電流百分值， ， 由于， 所以=，空載電流百分值相等。 空載功率大約等于鐵心損耗，又根據，因為無論在哪側做主磁通都相同，磁密不變，所以鐵損耗基本不變，空載功率基本相等。 勵磁阻抗，由

24、于，所以 ，高壓側勵磁阻抗是低壓側勵磁阻抗的倍。 不能換算。因為磁路為鐵磁材料,具有飽和特性。磁阻隨飽和程度不同而變化， 阻抗不是常數，所以不能換算。由于變壓器工作電壓基本為額定電壓，所以測量 空載參數時，電壓應加到額定值進行試驗，從而保證所得數據與實際一致。2-21短路試驗時希望在哪側進行？將電源加在低壓側或高壓側所測得的短路功率、短路電流、短路電壓百分數及短路阻抗是否相等？如試驗時，電流達不到額定值對短路試驗就測的、應求的哪些量有影響，哪些量無影響？如何將非額定電流時測得UK、PK流換算到對應額定電流IN時的值？答：高壓側電流小，短路試驗時所加電壓低，為了選擇儀表方便，短路試驗一般在高壓側

25、進行。以下討論規(guī)定高壓側各物理量下標為1，低壓側各物理量下標為2。電源加在高壓側，當電流達到額定值時，短路阻抗為 ，銅損耗為，短路電壓，短路電壓百分值為電源加在低壓側，當電流達到額定值時，短路阻抗為 ，銅損耗為，短路電壓，短路電壓百分值為， 根據折算有，因此短路電阻，短路電抗， 所以高壓側短路電阻、短路電抗分別是低壓側短路電阻、短路電抗的倍。 于是，高壓側短路阻抗也是低壓側 短路阻抗的倍；由推得，高壓側短路損耗與低壓側短路損耗相等； 而且，高壓側短路電壓是低壓側短路電壓的K倍；再由推得，高壓側短路電壓的百分值值與低壓側短路電壓的百分值相等 。因為高壓繞組和低壓繞組各自的電阻和漏電抗均是常數，所

26、以短路電阻、短路電抗也為常數，顯然短路阻抗恒定不變。電流達不到額定值，對短路阻抗無影響，對短路電壓、短路電壓的百分數及短路功率有影響，由于短路試驗所加電壓很低，磁路不飽和，勵磁阻抗很大，勵磁支路相當于開路，故短路電壓與電流成正比，短路功率與電流的平方成正比，即，于是可得換算關系， 。222 當電源電壓、頻率一定時，試比較變壓器空載、滿載（）和短路三種情況下下述各量的大小（需計及漏阻抗壓降）：（1）二次端電壓U2；（2）一次電動勢E1；（3）鐵心磁密和主磁通。答：（1）變壓器電壓變化率為，二次端電壓，空載時，負載系數=0，電壓變化率，二次端電壓為；滿載（）時，負載系數=1，電壓變化率，二次端電壓

27、小于；短路時二次端電壓為0。顯然，空載時二次端電壓最大，滿載（）時次之，短路時最小。（2）根據一次側電動勢方程可知，空載時I1 最小，漏電抗壓降小，則大；滿載時，漏電抗壓降 增大，減??；短路時最大，漏電抗壓降最大，更小。顯然，空載時最大，滿載時次之，短路時最小。 （3）根據知，因為空載時最大，滿載時次之，短路時最小，所以空載時最大，滿載時次之，短路時最小。 因為磁密，所以空載時最大，滿載時次之，短路時最小。2-23為什么變壓器的空載損耗可以近似看成鐵損，短路損耗可近似看成銅損？負載時變壓器真正的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無差別，為什么？答：空載時，繞組電流很小，繞組電阻又很小，所以銅損耗

28、I02r1很小,故銅損耗可以忽略，空載損耗可以近似看成鐵損耗。測量短路損耗時，變壓器所加電壓很低，而根據可知，由于漏電抗壓降的存在，則更小。又根據可知，因為很小，磁通就很小，因此磁密很低。再由鐵損耗，可知鐵損耗很小，可以忽略，短路損耗可以近似看成銅損耗。負載時，因為變壓器電源電壓不變，變化很?。ǎ鞔磐◣缀醪蛔?，磁密就幾乎不變，鐵損耗也就幾乎不變，因此真正的鐵損耗與空載損耗幾乎無差別，是不變損耗。銅損耗與電流的平方成正比，因此負載時的銅損耗將隨電流的變化而變化，是可變損耗，顯然，負載時的銅損耗將因電流的不同而與短路損耗有差別。2-24 變壓器電源電壓不變，負載（）電流增大，一次電流如何變，二次

29、電壓如何變化？當二次電壓過低時，如何調節(jié)分接頭？答：根據磁動勢平衡方程可知，當負載電流（即）增大時，一次電流一定增大。又電壓變化率，其中，負載電流增大時，b增大。因為，所以且隨著的增大而增大，于是，將減小。 因為變壓器均在高壓側設置分接頭，所以，變壓器只能通過改變高壓側的匝數實現調壓。二次電壓偏低時，對于降壓變壓器，需要調節(jié)一次側（高壓側）分接頭，減少匝數，根據可知，主磁通將增大，每匝電壓將增大，二次電壓提高。對于升壓變壓器，需要調節(jié)二次側（高壓側）分接頭，增加匝數，這時，變壓器主磁通、每匝電壓均不變（因一次側電壓、匝數均未變），但是由于二次側匝數增加，所以其電壓提高。 2-25有一

30、臺單相變壓器，額定容量為5千伏安，高、低壓側均有兩個線圈組成，原方每個線圈額定電壓均為U1N=1100伏，副方均為U2N=110伏，用這臺變壓器進行不同的連接，問可得到幾種不同的變化？每種連接原、副邊的額定電流為多少？解：根據原、副線圈的串、并聯有四種不同連接方式：1）原串、副串：2）原串、副并：3）原并、副串：4）原并、副并：2-26 一臺單相變壓器，SN=20000kVA ，fN=50赫，線圈為銅線?？蛰d試驗（低壓側）：U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；短路試驗（高壓側）：Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；試求（試驗時溫度為150C）：（1）折算到高壓側

31、的“T”形等效電路各參數的歐姆值及標么值（假定）；（2）短路電壓及各分量的百分值和標么值；（3）在額定負載，、和時的電壓變化率和二次端電壓，并對結果進行討論。（4）在額定負載， 時的效率；（5）當時的最大效率。解：（1）低壓側勵磁阻抗 低壓側勵磁電阻 低壓側勵磁電抗 變比 折算到高壓側的勵磁電阻 折算到高壓側的勵磁電抗 高壓側短路阻抗高壓側短路電阻 高壓側短路電抗 折算到時短路電阻 折算到時短路阻抗 "T"型等效電路原副邊的電阻 "T"型等效電路原副邊的電抗 基準阻抗 勵磁電阻標幺值 勵磁電抗標幺值 短路電阻標幺值 短路電抗標幺值 "T&quo

32、t;型等效電路原副邊電阻的標幺值 "T"型等效電路原副邊電抗的標幺值(2) 短路電壓的標幺值 短路電壓有功分量的標幺值 短路電壓無功分量的標幺值 短路電壓的百分值 短路電壓有功分量的百分值 短路電壓無功分量的百分值 (3) 額定負載時,負載系數電壓變化率和二次端電壓分別為：電壓變化率和二次端電壓分別為電壓變化率和二次端電壓分別為(4) 一次側額定電流 于是滿載時的銅損耗 效率(5)最大效率時,負載系數為 最大效率為 2-26 一臺單相變壓器，SN=20000kVA ，fN=50赫，線圈為銅線?？蛰d試驗（低壓側）：U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；短路試驗（高壓

33、側）：Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；試求（試驗時溫度為150C）：（1）折算到高壓側的“T”形等效電路各參數的歐姆值及標么值（假定）；（2）短路電壓及各分量的百分值和標么值；（3）在額定負載，、和時的電壓變化率和二次端電壓，并對結果進行討論。（4）在額定負載， 時的效率；（5）當時的最大效率。解：（1）低壓側勵磁阻抗 低壓側勵磁電阻 低壓側勵磁電抗 變比 折算到高壓側的勵磁電阻 折算到高壓側的勵磁電抗 高壓側短路阻抗高壓側短路電阻 高壓側短路電抗 折算到時短路電阻 折算到時短路阻抗 "T"型等效電路原副邊的電阻 "T"型等效電路

34、原副邊的電抗 基準阻抗 勵磁電阻標幺值 勵磁電抗標幺值 短路電阻標幺值 短路電抗標幺值 "T"型等效電路原副邊電阻的標幺值 "T"型等效電路原副邊電抗的標幺值(2) 短路電壓的標幺值 短路電壓有功分量的標幺值 短路電壓無功分量的標幺值 短路電壓的百分值 短路電壓有功分量的百分值 短路電壓無功分量的百分值 (3) 額定負載時,負載系數電壓變化率和二次端電壓分別為：電壓變化率和二次端電壓分別為電壓變化率和二次端電壓分別為(4) 一次側額定電流 于是滿載時的銅損耗 效率(5)最大效率時,負載系數為 最大效率為 2-27 一臺單相變壓器，SN=1000kVA ，

35、fN=50赫，空載試驗（低壓側）：U0=6300kV、I0=19.1A、P0=5000W；短路試驗（高壓側）：Uk=3240kV、Ik=15.15A、Pk=14000W；試計算：1 1  用標么值計算“T”形等效電路參數；2 2  短路電壓及各分量的標么值勤和百分值；3 3  滿載且時的電壓變化率及效率；4 4  當時的最大效率。解：1、2、 3、電壓變化率為：效率4、最大效率時,負載系數為最大效率為 2-28 、有一臺S-100/6.3三相電力變壓器，Y，yn（Y/Y0）接線，銘牌數據如下：I0%=7% P0=600W uk%=4.5% PkN=225

36、0W試求：1。畫出以高壓側為基準的近似等效電路，用標么值計算其參數，并標于圖中；2。當變壓器原邊接額定電壓，副邊接三相對稱負載運行，每相負載阻抗，計算變壓器一、二次側電流、二次端電壓及輸入的有功功率及此時變壓器的鐵損耗及激磁功率。解：1、 2、作出等效電路后，按照電路原理的計算方法計算即可（略）。2-29 一臺三相變壓器，SN=5600kVA ，Y，d（Y/）接線，從短路試驗（高壓側）得：U1k=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW；當U1=U1N時I2=I2N，測得電壓恰為額定值U2=U2N。求此時負載的性質及功率因數角的大?。ú豢紤]溫度換算）。解： 高壓側短路阻抗 高壓側短路電阻高

37、壓側短路電抗依題意 負載系數時，電壓變化率,即 于是 為阻容性負載。 第三章 三相變壓器3-1 三相心式變壓器和三相組式變壓器相比，具有會什么優(yōu)點？在測取三相心式變壓器空載電流時，為何中間一相電流小于旁邊兩相？答：三相心式變壓器省材料，效率高，占地少，成本低，運行維護簡單，但它具有下列缺點：在電站中，為了防止因電氣設備的損壞而造成停電事故，往往一相發(fā)生事故，整個變壓器都要拆換，但如果選用三相組式變壓器，一相出了事故只要拆換該相變壓器即可，所以三相心式變壓器的備用容量是三相組式變壓器的三倍，增加了電站成本。在巨型變壓器中，選用三相組式變壓器，每個單臺變壓器的容量只有總容量的三分之一，故

38、重量輕，運輸方便。由于心式變壓器三相磁路不對稱，中間鐵心柱磁路短，磁阻小，在電壓對稱時，該相所需勵磁電流小。3-2 3-2     單相變壓器的組別（極性）有何意義，如何用時鐘法來表示？答：單相變壓器的組別用來反映單相變壓器兩側繞組電動勢或電壓之間的相位關系。影響組別的因素有繞組的繞向（決定同極性端子）和首、末端標記。用時鐘法表示時，把高壓繞組的電動勢相量作為時鐘的長針，并固定在12點。低壓繞組的電動勢相量作為短針，其所指的數字即為單相變壓器的連接組別號。單相變壓器僅有兩種組別，記為I，I0（低壓繞組電動勢與高壓繞組電動勢同相）或I，I6（低壓繞組電動勢

39、與高壓繞組電動勢反相）。我國國家標準規(guī)定I，I0為單相變壓器的標準組別。3-3 3-3     三相變壓器的組別有何意義，如何用時鐘法來表示？答：三相變壓器的連接組別用來反映三相變壓器對稱運行時，高、低壓側對應的線電動勢（線電壓）之間的相位關系。影響組別的因素不僅有繞組的繞向、首末端標記，還有高、低壓側三相繞組的連接方式。用時鐘法表示時，把高壓繞組的線電動勢（線電壓）相量作為時鐘的長針，并固定在12點，低壓繞組的線電動勢（線電壓）相量作為短針，其所指的數字即為三相變壓器的連接組別號。三相變壓器共有12種組別，其中有6種單數組別和6種偶數組別。3-4三相變

40、壓器有哪些標準組別，并用位形圖判別之。答： 標準組別有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11， YN ，d11 標準組別接線及位形圖分別為：見圖示但是： 無論是Y，yn0、YN, y0還是 Y，y0，位形圖都有是一樣的無論是Y，d11還是 YN ，d11，位形圖也是一樣的。···ABC···abcY，yn0 YN,y0 Y,y0······ABCabcO···ABC···abc0接線： 位形圖BA aCcb

41、 Y,d11 YN,d11···ABC···abcBAaCcb···ABC···abcO 接線： 位形圖···ABC···cab···ABC···abc···ABC···abc···ABC···cab3-5試用位形圖判別AacbB

42、CY, y4AabcBCY, d9 (a) (b)AacbBCD,d2BCAabcD,d4 (c) (d)3-6 D，Y（/Y）、Y，d(Y/)、Y,y(Y/Y)、和D，d（/）接線的三相變壓器，其變比K與兩側線電壓呈何關系？答： D,y接線 Y,d接線 Y,y接線 D,d接線 3-7 試畫出Y，y2(y/Y-2)、Y,d5(Y/-5)、D,y1(/Y-1)三相變壓器的接線。答： Y,y2 Y,d5 D,y1···ABC   bca*···ABC   ab

43、c*···ABC···cab···abc···ABC   bca*···ABC  第四章 變壓器運行4-1 變壓器并聯運行的理想條件是什么？試分析當某一條件不滿足時的變壓器運行情況。 答： 變比相等 組別相同短路阻抗的標么值相等，短路阻抗角相等具體分析：（一） 變比不等時的并聯運行（1） 空載運行時的環(huán)流因為變比KK，所以變壓器二次電動勢，在電動勢差的作用下，兩臺變壓器之間產生環(huán)流，其為，因短路阻

44、抗甚小，故即使變比K相差不大，它也能引起較大環(huán)流。（2） 負載運行負載運行時，變比小的變壓器所分擔的電流大，而變比大的變壓器所分擔的電流小，因此，變比不等影響變壓器的負荷分配，若變比小的變壓器滿載，則變比大的變壓器就達不到滿載，故總容量就不能充分被利用。（二）   連接組別不同時的并聯運行 連接組別不同時，二次側線電動勢的相位差最小為300，二次繞組電動勢差為 ，它為線電動勢的52%，相電動勢的52%=90%，如此大的電動勢差作用在由兩副繞組構成的回路上，因為變壓器短路阻抗甚小，必然產生很大環(huán)流，它將燒毀變壓器繞組，故連接組別不同的變壓器絕對不允許并聯運行。（三） 短路阻抗標么值不等

45、時的并聯運行 經過分析，此時，式中分別為兩臺變壓器的負載系數。因此，短路阻抗標幺值不等的結果，使短路阻抗標幺值大的變壓器所分配的負載小，而使短路阻抗標幺值小的變壓器所分配的負載大，致使總有一臺變壓器的容量不能被充分利用。為使各臺變壓器所承擔的電流同相，還要求各臺變壓器的短路阻抗角相等。4-2 一臺Y，d11(Y/-11) 和一臺D,y11(/Y-11)連接的三相變壓器能否并聯運行，為什么？答： 可以，因為它們二次側線電動勢（線電壓）具有相同的相位。4-3如圖4-22所示，欲從35千伏母線上接一臺35/3千伏的變壓器B，問該變壓器就是哪一種連接組別？答：采用Y，y10或D，d10組別。由圖示可知

46、，10.5KV母線電壓超前35KV母線電壓30°，3KV 母線電壓又超前于10.5KV母線電壓30°。因此，3KV母線電壓超前35KV母線電壓60°, 故B3應采用10號組別。4-4 有四組組別相同的單相變壓器，數據如下：1、100KVA，3000/230V，UkI=155V，IKI=34.5A，PKI=1000W；2、100KVA，3000/230V，UkII=201V，IKII=30.5A，PKII=1300W；3、200KVA，3000/230V，UkIII=138V，IKIII=61.2A，PKIII=1580W；4、300KVA，3000/230V，Uk

47、IV=172V，IKIV=96.2A，PKIV=3100W；問哪兩臺變壓器并聯最理想？答： 四臺變壓器變比相同，均為K=3000/230。計算短路阻抗標么值和短路阻抗角：短路阻抗 短路電阻 短路電抗 基準阻抗 短路阻抗標么值短路阻抗角: 短路阻抗短路電阻 短路電抗基準阻抗 短路阻抗標么值 短路阻抗角III. 短路阻抗短路電阻短路電抗基準阻抗短路阻抗標么值短路阻抗角IV：短路阻抗短路電阻短路電抗基準阻抗短路阻抗標么值短路阻抗角由于，根據變壓器并聯運行條件，變壓器并聯運行最理想。47 變壓器短路阻抗大小與短路電流大小有何關系，為什么大容量變壓器把短路阻抗設計得小一點？答： 因為，所以短路電流大小與

48、短路阻抗大小成反比。因為，所以為了限制短路電流，應將設計得較大。 第五章 三相異步電動機基本工作原理和結構5-1 三相異步電動機為什么會轉，怎樣改變它的極性？答：（1）電生磁：定子三相繞組通以三相正弦交流電流產生一個以同步速n1、轉向與相序一致（順時針方向）的旋轉磁場。假定此瞬間旋轉磁場極性由上到下（如圖所示）（2）（動）磁生電：由電磁感應理論：靜止的轉子繞組切割定子旋轉磁場而感應電動勢，其方向由”右手發(fā)電機”定則確定，如圖所示（轉子上面三個導體為 ,下面三個導n1TemnBC.A.體為 ）。由于轉子繞組自身閉合，便有電流通過，并假定電流與電動勢同相（即為有功分量電流）。(3) 電磁力（矩）：

49、轉子載（有功）電流導體在定子旋轉磁場作用下受到電磁力的作用，其方向由”左手電動機”定則確定（轉子上面三個導體受力方向向右，下面三個導體受力方向向左），這些力對轉軸形成電磁轉矩（順時針方向）Tem，它與旋轉磁場方向相同（即與相序一致），于是在該轉矩驅動下，轉子沿著轉矩方向旋轉，從而實現了能量轉換。改變相序即可改變三相異步電動機的轉向。5-2 為什么異步電動機的轉速一定小于同步轉速？若轉子電流和轉子電動勢之間有相位差，這里所有轉子導體上的電磁力的方向是否都和轉向相同，畫圖分析說明。答： 由上題知，異步電動機的轉向n與定子旋轉磁場的轉向n1相同，只有n<n1（異步電動機），即轉子繞組與定子旋轉

50、磁場之間有相對運動，轉子繞組才能感應電動勢和電流，從而產生電磁轉矩。若轉速上升到n=n1，則轉子繞組與定子旋轉磁場同速、同向旋轉，兩者相對靜止，轉子繞組就不感應電動勢和電流，也就不產生電磁轉矩，電動機就不轉了。若轉子電流和電動勢有相位差，這時轉子各導體所產生的電磁轉矩方向不會全與轉子轉向相同，分析如下：假定轉子導體外的” 、×”表示電動勢方向（由”右手發(fā)電機”定則確定），導體內的 、 表示電流方向，如圖所示。圖（a）為轉子電流與電動勢同相位，由”左手電動機”定則確定各導體在磁場中所受電磁力的方向，由小箭頭表示，可見，電磁轉矩方向與轉向相同。 圖（b）為轉子電流與電動勢有相位差（如電流

51、滯后電動勢一相位角2，當正對著磁極軸線的轉子導體電動勢達最大值時，則電流達最大值的轉子導體還在逆磁場旋轉方向并距前述導體一空間電角度2的地方，同樣可判得轉子各導體在磁場中所受電磁力的方向，可見，轉子大部分導體所產生的電磁轉矩方向與轉向NS.×××××.n12  2NS.×××××ian1e2   相同，只有小部分導體電磁轉矩方向與轉向相反，因此，當轉子電流與電動勢的相位差時，電動機總電磁轉矩將減小。5-3 試述“同步”和“異步”的含義？答： “同步”和”異

52、步”是個相對概念，是指交流旋轉電動機的轉速n對旋轉磁場的轉速n1而言，若n= n1為同步電機，nn1為異步電機。5-4 何謂異步電動機的轉差率？在什么情況下轉差率為正，什么情況為負，什么情況下轉差率小于1或大于1？如何根據轉差率的不同來區(qū)別各種不同運行狀態(tài)？ 答：異步電機轉差率s 是指旋轉磁場轉速n1與轉子轉速 n之間的轉速差（n1-n）與旋轉磁場轉速n1的比率，即。當n< n1時，轉差率為正（s>0），n> n1時轉差率為負（s<0）；當n1>n>0時，轉差率s<1；當0>n>時，轉差率s>1;當+>s>1 時為電磁制動運行狀態(tài)，當1>s>0時為電動機運行狀態(tài)，當0>s>-時為發(fā)電機運行狀態(tài)。5-5