变电运行与检修专业变压器检修工技师理论复习题计算题.docx

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变电运行与检修专业变压器检修工技师理论复习题计算题

变电运行与检修专业变压器检修工技师理论复习题计算题

三、计算题（每题10分，共220分）

1.>三相变压器容量为8000kVA，变比35000V／1000V，Y，d11接线，若一次绕组匝数为500匝。

（频率为50Hz）。

求：

（1）二次绕组匝数是多少?

（2）若磁密取1.65T，求铁心的截面积。

   （3）若高压绕组电流密度为4A／mm2，求高压导线截面。

答案：

解：

（1）

U2xg＝1000（V）

W2＝W1（U2xg／U1xg）＝247（匝）

（2）E1＝U1xg＝20207（V）

Sco＝E1／4.44fBW1＝20207／4.44×50×1.65×500＝1103（cm2）

  （3）I1xg＝I1＝Se／1.732U1l＝8000×103／1.732×35000

        ＝132（A）

Sl＝I1xg／4＝132／4＝33（mm2）

   答：

二次绕组匝数是247匝；若磁密取1.65T，铁心的截面积为1103cm2；若高压绕组电流密度为4A／mm2，高压导线截面为33mm2。

2.>图D-31为一悬臂起重机，变压器吊重为Q＝19.61kN（2000kg），当不考虑杆件及滑车的自重时，求AB、BC杆上的力。

答案：

解：

取滑轮B作为研究对象。

可列出力平衡方程式

   在x轴上力的投影

Fbccos30°－Fab－Tcos60°＝0

   在y轴上力的投影

Fbccos60°－Tcos30°－Q＝0

   解得

Fbc＝73.18（kN）；Fab＝53.56（kN）

    答：

Fbc＝73.18kN，Fab＝53.56kN。

3.>从未知型号的6×19的钢丝绳上截取一根钢丝，经试验其破断拉力为110kg。

求钢丝绳在安全系数为5时允许承受多大重量的变压器。

 （钢丝绳的破断拉力每根钢丝的破断拉力×根数×0.83）

答案：

解：

钢丝的破断拉力总和为F2

F2＝110×6×19×83%＝48316（N）

   允许工作荷重F

F＝F2／K＝48316／5＝9663（N）

   答：

钢丝绳在安全系数为5时允许承受荷重为F＝9663N的变压器。

4.>如图D-30所示，在坡度为10°的路面上移动20t重的变压器，变压器放在木托板上，在托板下面垫滚杠，试求移动该变压器所需的拉力。

（已知滚动摩擦力f＝0.3t，sin10°＝0.174，cos10°＝0.958）

答案：

解：

H＝Q×sin10°＝20×0.174＝3.48（T）＝34104（N）

   拉力F

F≥H＋f＝3.48＋0.3＝3.78（T）＝37044（N）

   答：

拉力F为37044N。

5.>某变压器的型号为SFP-70000／220，Yn，d11连接。

电压：

242000±2×2.5%／13800V。

电流：

167.3／2930A。

   做单相空载试验数据如下：

   ab激磁，bc短路：

电压为13794V，电流Ioab＝55A，损耗Poab＝61380W。

   bc激磁，ca短路：

电压为13794V，电流Iobc＝55A，损耗Pobc＝61380W。

   ca激磁，ab短路：

电压为13794V，电流Ioca＝66A，损耗Poca＝86460W。

   求三相空载损耗。

答案：

解：

三相空载损耗

P0＝（Poab＋Pobc＋Poca）／2＝（61380＋61380＋86460）／2＝104600（W）

   答：

三相空载损耗P0＝104600W。

6.>已知一电压互感器一次绕组的平均直径D1＝0.102m，二次绕组平均直径D2＝0.071m，一次绕组匝数n1＝11280匝，二次绕组匝数n2＝189匝，一次绕组导线截面积S1＝0.0314mm2。

二次绕组导线截面积S2＝1.43mm2。

试求二次绕组的有效电阻及换算到二次绕组的一次绕组的有效电阻（导线在20℃时的电阻系数ρ20＝0.0178Ω•mm2／m）。

答案：

解：

二次绕组的有效电阻

   一次绕组的有效电阻

   变比：

K＝11280／189＝59.7

   换算到二次绕组上的一次绕组的有效电阻

r′1＝2052／K2＝2052／59.72＝0.574（Ω）

   答：

二次绕组的有效电阻为0.523Ω，换算到二次绕组的一次绕组的有效电阻r′1＝0.574Ω。

7.>一台变压器为9806.65N，用两根千斤绳起吊，两根绳的夹角为60°，求每根千斤绳上受多少力?

答案：

解：

千斤绳与垂直线间的夹角α＝60°／2＝30°

   所以每根千斤绳上的受力为

T＝9806.65／2cos30°＝5662（N）

   答：

每根千斤绳上受力5662N。

8.>某台三相电力变压器，Se＝600kVA，额定电压Ue1／Ue2＝10000／400V，Y，y0接法，ZK＝1.8＋j5Ω，一次侧接额定电压，二次侧接额定负载运行，β为1。

负载功率因数cosΦ2＝0.9（落后），计算该变压器额定电压调整率及二次侧电压。

答案：

解：

一次侧额定电流

   负载功率因数：

cos2＝0.9（落后）时，sin2＝0.436

   额定电压调整率为

   二次侧电压

U2＝（1－ΔU）Ue2＝（1－0.028）×400＝390.9（V）

   答：

变压器额定电压调整率为2.29%，二次侧电压为390.9V。

9.>某台三相电力变压器，额定容量Se＝600kVA，额定电压Ue1／Ue2＝10000／400V，D，y11接法，短路阻抗ZK＝1.8＋j5Ω，二次侧接三相对称负载，每相负载ZL＝0.3＋j0.1Ω，一次侧加额定电压时，计算：

   ①一次侧线电流I1；②二次侧线电流I2；③二次侧线电压U2；④变压器输出容量S。

答案：

解：

（1）一次侧电流的计算：

   变压比为

   负载阻抗折合到原边

            Z′L＝K2ZL＝43.32（0.3＋j0.1）

                ＝562.5＋j187.5（Ω）

   从一次侧看每相总阻抗

           Z＝ZK＋Z′L＝1.8＋j5＋j562.5＋j187.5

            ＝596.23／18.84°（Ω）

   一次侧线电流

（2）二次侧线电流与相电流相等：

   （3）二次侧线电压：

        ＝397.47（V）

   （4）二次侧输出容量：

      S2＝U2I2＝×397.47×726.23

        ＝500（kVA）

   答：

一次侧线电流I1为29.09A，二次侧线电流I2为726.23A，二次侧线电压U2为397.47V，变压器输出容量S为500kVA。

10.>一台三相电力变压器，额定容量S＝100kVA，额定电压U1／U2＝6000／400V，每相参数：

原绕组漏阻抗Z1＝r1＋jx1＝4.2＋j9Ω，激磁阻抗Zm＝rm＋jxm＝514＋j5526Ω，绕组为Y，yn0接法。

计算：

（1）激磁电流的大小及其与额定电流的比值。

（2）空载时原边相电压、相电势及每相漏抗压降。

答案：

解：

（1）激磁电流的计算：

   空载时原绕组每相总阻抗

       Z＝Z1＋Zm＝4.2＋j9＋514＋j5526

        ＝5559.2／ 84.65°（Ω）

   激磁电流为

   原边的额定电流为

   激磁电流与原边额定电流的比值为

I0／Ie1＝0.623／9.62＝6.48%

（2）空载运行时原边相电压、相电势和漏磁压降的计算：

   相电压为

   相电势为

E1＝I0（Z1＋Zm）＝0.623×5559.2＝3458（V）

   相漏阻抗压降为

UZ1＝I0Z1＝0.623×＝6.2（V）

   答：

激磁电流的大小及其与额定电流的比值为6.48%，空载时原边相电压为3464V、相电势为3458V，每相漏抗压降为6.2V。

11.>有一三相变压器，额定容量为100kVA，高压额定电压为10kV。

高压绕组有三种接法，如图D-26（a）、（b）、（c）所示。

求各种接法绕组中电流及线电流。

答案：

解：

（1）图（a）接法。

   线电流

   绕组中电流I＝Ixn／2＝2.89（A）

（2）图（b）接法。

   线电流与图（a）线电流相同Ixn＝5.77A

   绕组（Ⅱ）中电流   I2＝Ixn＝5.77A

   绕组（Ⅰ）中电流   I1＝I2／2＝2.89（A）

   （3）图（c）接法。

   线电流与（a）图线电流相同Ixn＝5.77A

   绕组中的电流   I＝Ixn＝5.77（A）

   答：

图（a）接法：

线电流5.77A，绕组中电流I＝Ixn／2＝2.89（A）。

   图（b）接法：

线电流Ixn＝5.77A，绕组（Ⅱ）中电流I2＝Ixn＝5.77A，绕组（Ⅰ）中电流I1＝I2／2＝2.89（A）。

   图（c）接法：

线电流Ixn＝5.77A，绕组中电流I＝Ixn＝5.77A。

12.>在如图D-25所示的电动机电路中，已知电动机的电阻R＝190Ω，感抗X＝260Ω，电源电压U＝220，频率为50Hz，要使电动机的电压U＝180V，求串联电感L。

答案：

解：

要使电动机正常工作电压U＝180V

 （A）

   线路总感抗应为

   串联电感的感抗为：

XL1＝XL－XL2＝343.9－260＝83.9（Ω）

   串联电感为：

L＝XL／2πf＝0.27（H）

   答：

L＝0.27H。

13.>一只量限为5A的电流表，在指示值3A处的误差最大为100mA，求仪表的准确度?

答案：

解：

      ＝×100%

      ＝2%

   答：

此表的准确度属2.5级。

14.>如图D-22所示，已知C1＝4μF，C2＝8μF，电容器C1的电荷量Q1＝6×10－4C，U＝200V。

求C3、Q2、Q3、U1、U2、U3各是多少?

答案：

解：

因为在串联电路中，电容器上所带的电荷量是相等的，因此，混联电路的等效电容等于C1上的电荷量与总电压U的比值，即

C＝Q／U＝6×102／200＝3（μF）

    根据等效电容的计算方法

C＝C1（C2＋C3）／（C1＋C2＋C3）

                           ＝4（8＋C3）／（4＋8＋C3）

                           ＝3（μF）

    所以 C3＝4μF

U1＝Q1／C1＝6×10－4／4×10－6＝150（V）

U2＝U3＝U－U1＝200－150＝50（V）

Q2＝C2U2＝8×10－6×50＝4×10－4（C）

Q3＝C3U3＝4×10－6×50＝2×10－4（C）

    答：

C3＝4μF、Q2＝4×10－4C、Q3＝2×10－4C、U1＝150V、U2＝U3＝50V。

15.>两负载并联，一个负载是电感性，功率因数cos1＝0.6，消耗功率P1＝90kW；另一个负载由纯电阻组成，消耗功率P2＝70W。

求合成功率因数。

答案：

解：

全电路的总有功功率为

P＝P1＋P2＝90＋70＝160（kW）

    第一负载的功率因数角

1＝cos－10.6＝53.13°

   全电路的总无功功率也就是第一负载的无功功率

Q1＝P1tg＝90×sin53.13°／0.6＝120（kVA）

    故全电路的视在功率

cos＝160／200＝0.8

   答：

合成功率因数为0.8。

16.>一个RLC串联电路，接于频率f＝50Hz的交流电源上，若电容为2μF，则电路中的电流最大，求电感L。

答案：

解：

因为

   所以L＝1／4π2f2C＝1／4×3.142×502×20×10－6＝5.07（H）

    答：

L＝5.07H。

17.>图D-21为一个感性负载电路，已知负载电阻R＝300Ω，感抗XL＝520Ω，电源电压为220V，求负载电流有效值I，电压与电流相位差角，电压有效值UR，UL。

答案：

解：

               I＝U／Z＝220／600＝0.367（A）

               ＝tg－1XL／R＝tg－1520／300＝60°

   电阻上的电压UR

UR＝IR＝0.367×300＝110（V）

    电感上的电压UL

UL＝IXL＝0.367×520＝190.67（V）

    答：

UR＝110V,UL＝190.67V，I＝0.367A，＝60°。

18.>如图D-20所示，一个R与C串联电路接于电压为220V，频率为50Hz的电源上，若电路中的电流为5A，电阻上消耗的功率为75W，求电路中的参数R、C。

答案：

解：

                    Z＝U／I＝220／5＝44（Ω）

                          R＝P／I2＝75／52＝3（Ω）

                        （Ω）

                   C＝1／2πfXc＝1／314×43.9＝0.072×10－3（F）

    答：

R＝3Ω，C＝0.072×10－3F。

19.>把3mA的表头量程扩大8倍，分流电阻与表头并联的等效电阻为20Ω。

试设计这一分流电路，并求出表头电路的电阻和分流电阻各为多少?

答案：

解：

根据题意，电路图如图D-19所示。

图D-19

   其中 Rs为分流电阻，Rg为表头电路的电阻

I＝8×3＝24（mA）

   用分流公式及等效电阻公式可得

   24［Rs／（Rs＋Rg）］＝3                         ①RsRg／（Rs＋Rg）＝20                           ②   ①／②得

8／Rg＝1／20

   所以                        Rg＝160Ω

   以Rg值代入①得

Rs＝22.85Ω

   答：

表头电路电阻Rg＝160Ω,分流电阻Rs＝22.85Ω。

20.>如图D-18所示，已知I1＝25mA,I3＝16mA，I4＝12mA。

求I2、I5和I6的值。

答案：

解：

   由节点A得：

I1＝I2＋I3                                    ①   由节点B得：

I3＝I4－I6                                    ②   由节点D得：

I5＝I2－I6                                    ③   把已知数值代入解得

            I2＝25－16＝9（mA）

            I6＝12－16＝－4（mA）

            I5＝9－（－4）＝13（mA）

    答：

I2＝9mA，I6＝4mA,I5＝13mA。

21.>RLC并联电路如图D-17所示。

I＝10A,IL＝4A,IC＝10A，求电阻支路中的电流IR。

答案：

解：

由于电容支路与电感支路中的电流互差180°，因此这两个支路的合电流IX＝10－4＝6A，故可得

   答：

电阻支路中的电流IR为8A。

22.>供电线杆L（单位为m）远的房间里并联安装了几盏相同的电灯，通过每盏电灯的电流都是I。

连接干线和房间所用导线的电阻率为ρ（单位为Ωmm2／m），如果要求导线上的电势降落不能超过U1V，则导线的横截面积不能小于多少平方毫米?

答案：

解：

供电线是一条回路，所以线长为2L，其电阻R为

R＝ρ2L／S

   因为几盏灯并联，所以总电流It＝nI

   又U1＝IR,R＝U1／It＝U1／nI

   答：

导线的截面积最少应是S＝2nρLI／U1（mm2）。