电机学变压器经典习题及答案.docx

1、电机学变压器经典习题及答案第二章变压器一、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_ I。 , Zm PFe 。（增加，减少或不变）答：m增大，I 0增大，Zm减小，PFe增大。2.一台额定频率为 50Hz的电力变压器接于 60Hz,电压为此变压器的 6/5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，励磁电抗增大，漏电抗增大。 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无环流； （2 ）负载时能

2、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：磁动势平衡和电磁感应作用。8.引起变压器电压变化率变化的原因是 。答：负载电流的变化

3、。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：增大很多倍，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.变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，

4、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。、选择填空1. 二相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相冋的条件下，c

5、os越咼，则。A:副边电压变化率厶u越大，效率n越高，B:副边电压变化率厶u越大，效率n越低，C:副边电压变化率厶u越大，效率n越低，D:副边电压变化率厶u越小，效率n越高。答：D2. 一台三相电力变压器SN=560kVA , Ujn. Uqn =1OOOO/4OO(v),D,y接法，负载时忽略励磁电流，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k =10的变压器，从低压侧作空载实验， 求得副边的励磁阻抗标幺值为16,那末原边的励磁阻抗标幺值是 。A：165B：1600C：

6、016。答：A4.变压器的其它条件不变，外加电压增加10%,则原边漏抗 X1，副边漏抗X2和励磁电抗Xm将A：不变,E:增加10 % ,C:减少10 %。 （分析时假设磁路不饱和）答：A5. 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：B6. 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：C7. 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；A& 三相变压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

7、空载线 B 空载相 C 额定负载时的线答：A9.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：A10. 变压器的其它条件不变， 若原副边的匝数同时减少 10 %,则X! , X2及Xm的大小将 。A : X!和X2同时减少10, Xm增大B : X!和 X 同时减少到0.81倍，Xm减少C : X1和X2同时减少到0.81倍，Xm增加D : X1和X2同时减少10 %, Xm减少答：B11. 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；C:增加很多倍；D:正常工作；E

8、:发热但无损坏危险；F:严重发热 有烧坏危险答：C, F12. 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:不冋联接组号的变压器变比不冋。答:B13 .三相变压器组不宜米用Y,y联接组，B主要是为了避免 。A:线电势波形放生畸变；:相电势波形放生畸变；C:损耗增大； D :有效材料的消耗增大。答：B14. 变压器原边匝数增加 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：B15. 三相变压器的变比是指 之比。A:原副边相电势 B :原副边线电势 C :原副边线电压答：A16. 磁通，电

9、势e正方向如图， W匝线圈感应的电势 e为 。A: d /dt B : Wd /dt C : -Wjd /dtiJwl j答：C17. 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：A18. 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：B19.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, A20.当一台变压器的原边匝数比设计少 10% （副边匝数正常）则下列各值的变化为：

10、磁通 ； X1 ; X2 ; Xm ;也 I_ 0 。A：变大 B :变小 C :不变答：A, B, C, B, A, AB,21 . 一台Y/ y-12和一台Y/ y-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并A .能 B答：A不能 C.不一定 D不改接也能22 .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。联运行 。A,增加减小，不变答：B23. 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：C24. 单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流 。A,增大； B ，减小； C, 不变。答：A25

11、. 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，因此负载和空载时感应电势巳为常数。()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， 激磁电抗增加，漏电抗不变。()答:错5.变压器负载运仃时，原边和副边电流标幺值

12、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r i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。()答:错9.只要使变压器的一、二次绕组匝数不冋，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/ yo-12和一台Y/ yo-8的三相变压器，变比相等，能经过改接后作并联运行。（）答：对12.一台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：

13、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 i m,产生励磁磁动势f m,在铁芯中产生交变主磁通$ m,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率的感应电动势 e1和e2，且有 e, N1d -、dt-Je2 N2 显然，由于原副边匝数不等，即 N1M N2，原副边的感应电动势也就不等，即 e1dt丰e2,而绕组的电压近

14、似等于绕组电动势 ，即Ui疋E1、U2 E2,故原副边电压不等， 即U1M U2,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8N1d、e2N2de1可知e2，所以变压器原、副两边每匝感应电dtdtN1N2动势相等。又U1E1, U2 E2 ,因此U1U2 r2，当U 1U1不变时，若N1减少，则每匝电压N1N2N1增大，所以U 2U2N2 2将增大。或者根据U1 E14.44 fN1 m，若N1减小，则 m增大,N1又 U2 4.44 fN2 m，故 U2 增大。3.变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用 0.35mm厚、表

15、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。为了减少铁心损耗， 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

16、。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， m与im呈

17、非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，0 i。与i i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 m和一次绕组漏磁通 r，它们均由一次侧磁动势 F10激励。负载时有主磁通 m，次绕组漏磁通 r，二次绕组漏磁通 2。主磁通 m由一次绕 组和二次绕组的合成磁动势即 Fm Fr F2激励，一次绕组漏磁通 r由一次绕组磁动势 片激 励，二次绕组漏磁通 2由二次绕组磁动势 F2激励。7.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

18、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 m ，和磁化曲线可知，10的大小与主磁通0 m 绕组匝Rm数N及磁路磁阻Rm有关。就变压器来说，根据Ui El 4.44 fNi m，可知，m Uj一，4.44fN1因此， m由电源电压U1的大小和频率f以及绕组匝数 N来决定。根据磁阻表达式 Rm 丄可知，Rm与磁路结构尺寸I ,A有关，还与导磁材料的磁导

19、率A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 Rm随磁路饱和程度的增加而增大。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，有功功率供给变压器本身功率损耗，即铁心损耗和绕组铜耗， 它转化成热能散发到周围介质中；无功功率为主磁场和漏磁场储能。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，电流负载分量小，使电网

20、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：激磁电抗是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数；漏电抗是表征绕组漏磁效 应的一个参数。激磁电抗

21、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 r i很小，为什么空载电流 Io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 Ei,根据电动势方程：Ui Ei Ei I0R1 Io(Rm jXm) jloXi I0R1 m l(R jXi )可知，尽管 Ri很小，但由于励磁阻抗 Zm很大，所以丨0不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即 E1 0 , E1 0,因此电压全部降在电阻上， 即有I Uj/R，

22、因为R1很小,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Ui Ei 4.44 fNi m可知,匸硕，因此，一次绕组匝数减少，主磁通 m将增加，磁密Bmm，因A不变,ABm将随 m的增加而增加，铁心饱和程度增加,磁导率 Fe下降。因为磁阻-，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律 丨0叫 mRm，FeA当线圈匝数减少时，励磁电流增大。又由于铁心损耗 pFeBm1.3所以铁心损耗增加。励磁阻抗减小，原因如下：Lm0 N1 0i0 i 0N Nii。i0 Rm巴, 激磁电RmXm Lm 2 f ，因为磁阻R

23、m增大,Rm匝数Ni减少，所以激磁电抗减小。设减少匝数前后匝数分别为N1、N1，磁通分别为 m磁密分别为Bm、Bm，电流分别为丨0、I阻分别为Rm、Rm ，铁心损耗分别为 PFe、PFe。根据以上讨论再设m k1m (k1 1)，理，BmkiBm(ki1)， Rm k2 Rm (k21)，Ni ksNiK 1)，I。m Rm ki m k2 Rm ki k2Ni k3 Ni k321 0。又由于p Fe CmBif1，且 PFe21 0 rm ( rm 是励磁电阻，不是磁阻Rm），所以匹PFeB2Bm2四，即1 0 rmki2ki2k；rn klrm2 ，于是，2k3 rm k3 rm1,因

24、k2 1，k3 1，故rm rm，显然，励磁电阻减小。励磁阻抗Zm rm jXm，它将随着rm和Xm的减小而减小。变比将减小。i3. 如将铭牌为 60Hz的变压器，接到50Hz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?答：根据Ui Ei 4.44fNi m可知，电源电压不变， f从60Hz降低到50Hz后，频倍， 磁路饱和程度增加,再由pFeBm60Hz时，P Fe50Hz时，1p Fe因为,PfePFe1 3f.讨论铁损耗的变化情况。Bmf1.3(皿)2占)1.31.221.207 1.14，所以铁损耗增加了。漏电抗X L 2 fL，因为频率下降，所以原边漏电抗

25、X1 ，副边漏电抗X2减小。又磁导率 Fe降低， 磁阻Rm增大。于是，根据磁路欧姆定律I 0N1 Rm m可知，产生该磁通的激磁电流I 0必将增大。由电压变化率表达式U I * (Rk cos 2* * * *Xk sin 2) I ( R, R2)cos 2X1 X2 sin 2可知，电压变化率U将随X ， X2的减小而减小。14.它们产生的原因是什么？写变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降,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 E1，漏感电动势 E1，次绕组电阻压降I1r1，主电动势E1由主磁通 0交变产生，漏感电动势 E1由一次绕组漏磁通 1交变产生

26、。一次绕组电动势平衡方程为U1 E1 h (R1 jXj ;二次绕组有主电动势 E2，漏感电动势E2，二次绕组电阻压降I2R2，主电动势E2由主磁通 0交变产生，漏感电动势 E2由二次绕组漏磁通 2交变产生,二次绕组电动势平衡方程为 U2 E2 I2(R2 jX2)。15.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 Fm F0 I0N1，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即 Fm F_! F2,也就是I0N1 I1N1 I2N2。16.试说明磁势平衡的概念及其在分析变压器中的作用。答：磁势平衡就是在变压器中，当副边有电流产生时,I

27、 2使得整个磁势减小 N2I 2，那么原边就要增加 J，试N1 h N2I2，这就是磁势平衡。在分析变压器中，可据此从一个已知电流求出另一个电流，并知其电磁本质。17.为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际 负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数， 所以空载损耗近似看成铁耗。 而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似 把短路损耗看成铜耗。 实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。18.变压器的其它条件不变

28、，仅将原、副边线圈匝数变化 10 %，试问对X1和Xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化 10%,其影响怎样？如果仅将频率变化 10 %,其影响又怎样？2答：因为X1 2 fN1 1 , E1 4.44fN1 m U1,所以当原、副边匝数变化 10 %时，2将外施电压变化X1变化 20 %。由于N变化 10 %，而U不变，使 m变化 10 %。又因为Xm 2 fN1 m , 磁通 m变化10 %时 m由于饱和影响， m变化 k%，所以Xm的变化大于 20 %。10 %时， m也将变化 10 %，使X1不变，Xm的变化大于 10 %。这是因为m变化 10 %，由于磁路饱和影响,m变化大于 10 %。如果将频率变化 10 %, X1f，所以X1变化 10 %，而f变化 10 %，则因为U不变，使m变化10 %。同样使Xm的变化大于10 %。19.变压器空载时，一方加额定电压，虽然线圈（铜耗）电阻很小，电流仍然很小，为什么?答：因为一方加压后在线圈中的电流产生磁场,使线圈有很大的自感电势 （接近额定电压,比额定电压小），所以虽然线圈电阻很小，电流仍然很小。20.一台50Hz的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时 会出现什么现象？副边开路或短路