电机学变压器经典习题及答案.docx
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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，I0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。
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，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，
cos
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：
D
2.★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：
C
3.一台变比为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：
1
6
5
B：
1
6
0
0
C：
0
1
6。
答：
A
4.★★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：
A
5.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：
B
6.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：
C
7.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空载线B空载相C额定负载时的线
答：
A
9.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：
A
10.★★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：
B
11.★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:
发热但无损坏危险；F:
严重发热有烧坏危险
答：
C,F
12.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:
:
B
13.
★★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：
B
14.★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：
B
15.三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：
A
16.磁通©，电势e正方向如图，W匝线圈感应的电势e为。
A:
d①/dtB:
Wd①/dtC:
-Wjd①/dt
i
J
wlj
答：
C
17.★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：
A
18.★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：
B
19.★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,A
20.★★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：
磁通；X1;X2;Xm;也I_0。
A：
变大B:
变小C:
不变
答：
A,B,C,B,A,A
B,
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：
B
23.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：
C
24.★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：
A
25.一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ri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：
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im,产生励磁
磁动势fm,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
-J
e2N2—显然，由于原副边匝数不等，即N1MN2，原副边的感应电动势也就不等，即e1
dt
丰e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即Ui疋E1、U2~E2,故原副边电压不等，即U1MU2,
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8
N1d
、e2
N2d
e1
可知
e2
，所以变压器原、副两边每匝感应电
dt
dt
N1
N2
动势相等。
又U1
E1,U
2〜E2,
因此U1
U2r
2，当
U1
U1不变时，若N1减少，则每匝电压
N1
N2
N1
增大，所以U2
U2
N22
将增大。
或者根据
U1E1
4.44fN1m，若N1减小，则m增大,
N1
又U24.44fN2m，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。
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呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，
0i。
与ii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FmFrF2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0m绕组匝
Rm
数N及磁路磁阻Rm有关。
就变压器来说，根据UiEl4.44fNim，可知，mUj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ri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：
UiEiEiI0R1Io（RmjXm）jloXiI0R1^ml°（RjXi）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E10,E10,因此电压全部降在电阻上，即有IUj/R，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UiEi4.44fNim可知,
匸硕，因此，一次绕组匝数减少，主磁
通m将增加，磁密Bm
m，因A不变,
A
Bm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pFe
Bm
1.3
所以铁心损耗增加。
励
磁阻抗减小，原因如下：
Lm
0N10
i0i0
NNii。
i0Rm
巴,激磁电
Rm
XmLm2f，因为磁阻Rm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
mk1
m（k11），
理，Bm
kiBm（ki
1），Rmk2Rm（k2
1），NiksNiK1），
I。
mRmkimk2Rmkik2
Nik3Nik3
2
10。
又由于pFeCm
Bif1"，且PFe
2
10rm（rm是励
磁电阻，不是磁阻Rm），所以匹
PFe
B2
Bm
'2
四，即
10rm
ki2
ki2k；rnklr'm
2，于是，~2
k3rmk3rm
1,因k21，
k31，故rmrm，显然，励磁电阻减小。
励磁阻抗
ZmrmjXm，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UiEi4.44fNim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
pFe
Bm
60Hz
时，
PFe
50Hz
时，
1
pFe
因为,
Pf
e
PFe
13
f.讨论铁损耗的变化情况。
Bmf
1.3
（皿）2占）1.3
1.22
1.2071.14，所以铁损耗增加了。
漏电抗XL2fL
，因为频率下降，所以原边漏电抗
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
I0N1Rmm可知，产生该磁通的激磁电流I0必将增大。
由电压变化率表达式
UI*（Rkcos2
****
Xksin2）I[（R,R2）cos2
X1X2sin2]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。
一次绕组电动势平衡
方程为U1E1h（R1jXj;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U2E2I2（R2jX2）。
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FmF0I0N1，负载时的励磁磁动势是一次
侧和二次侧的合成磁动势，即FmF_!
F2,也就是I0N1I1N1I2N2。
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,
I2使得整个磁势减小N2I2，那么原
边就要增加J，试N1hN2I2，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，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X12fN11,E14.44fN1mU1,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Xm2fN1m,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%,X1
f，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
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