變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理試題及答案

1、答：B第一章變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理一、填空：（每空1分）1. 一臺(tái)單相變壓器額定電壓為380V/220V,額定頻率為50HZ,如果誤將低壓側(cè)接到380V上，則此時(shí)m Io ,pFe 。（增加，減少或不變）答：m增大，Io增大，PFe增大。2. 一臺(tái)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(wǎng)上運(yùn)行，此時(shí)變壓器磁路飽和程度 ,勵(lì)磁電流 ,勵(lì)磁電 抗,漏電抗。答：飽和程度不變，勵(lì)磁電流不變，勵(lì)磁電抗減小，漏電抗減小。3. 三相變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件是（1） （2 ）。答：（1）空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間無環(huán)流；（2）負(fù)載時(shí)能按照各臺(tái)變壓器的容量合理地分擔(dān)

2、負(fù)載；（3）負(fù)載時(shí)各變壓器分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。4. 如將變壓器誤接到等電壓的直流電源上時(shí)，由于E=,U=空載電流將,空載損耗將。答：E近似等于U, U等于IR,空載電流很大，空載損耗很大。5. 變壓器空載運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)很低，其原因?yàn)?。答：激磁回路的無功損耗比有功損耗大很多，空載時(shí)主要由激磁回路消耗功率。6. 一臺(tái)變壓器，原設(shè)計(jì)的頻率為50HZ,現(xiàn)將它接到60HZ的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，勵(lì)磁電流將 ,鐵耗將 。答：減小，減小。7. 變壓器的副端是通過 對(duì)原端進(jìn)行作用的。答：電磁感應(yīng)作用。8. 引起變壓器電壓變化率變化的原因是 。答：負(fù)載電流的變化。9. 如將額定電壓為 220/110V的變

3、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。二、選擇填空（每題1分）1. 三相電力變壓器磁勢平衡方程為 。A:原，副邊磁勢的代數(shù)和等于合成磁勢B:原，副邊磁勢的時(shí)間向量和等于合成磁勢C:原，副邊磁勢算術(shù)差等于合成磁勢2. 電壓與頻率都增加 5 %時(shí)，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(cè)的額定電壓是指原邊加額定電壓時(shí)二次側(cè)的 電壓A空載線B 空載相C 額定負(fù)載時(shí)的線答：A5. 單相變壓器通入正弦激磁電流，二次側(cè)的空載電壓波形為 。A正

4、弦波B尖頂波C平頂波答：A6. 變壓器的其它條件不變，若原副邊的匝數(shù)同時(shí)減少 10%,則Xi, X2及Xm的大小將 。A： Xi和X2同時(shí)減少10, Xm增大B： Xi和X2同時(shí)減少到倍，Xm減少C： Xi和X2同時(shí)減少到倍， Xm增加D： X#DX2同時(shí)減少10%, Xm減少答：B7. 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(xiǎn)；F:嚴(yán)重發(fā)熱 有燒壞危險(xiǎn)答：C, F8. 聯(lián)接組號(hào)不同的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，是因?yàn)?。A：電壓變化率太大；B:空載環(huán)流太大；C：負(fù)載時(shí)激磁電流

5、太大；D:不同聯(lián)接組號(hào)的變壓器變比不同。答：B9. 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:損耗增大；D:有效材料的消耗增大。答：B10. 變壓器原邊每匝數(shù)增加5%,副邊匝數(shù)下降 5%,激磁電抗將 。A :不變 B:增加約10% C:減小約10%11. 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：A12. 磁通小，電勢e正方向如圖，Wi匝線圈感應(yīng)的電勢 e為A ： d/dtB： Wid/dt C： -Wid中/dt答：C13. 變壓器鐵耗與銅耗相等時(shí)效率最大，設(shè)計(jì)電力變壓器時(shí)應(yīng)使鐵耗 銅耗。A:

6、大于 B:小于C:等于答：A14. 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷與短路阻抗 分配。A :大小成反比B:標(biāo)么值成反比C:標(biāo)么值成正比答：B15. 將50HZ的變壓器接到60HZ電源上時(shí)，如外加電壓不變，則變壓器的鐵耗 空載電流 ;接電感性負(fù)載設(shè)計(jì)，額定電壓變化率 。A變大B變小答：B, B, A16. 當(dāng)一臺(tái)變壓器的原邊匝數(shù)比設(shè)計(jì)少10% （副邊匝數(shù)正常）則下列各值的變化為：磁通； X1 ； X2 ； Xm； - I 0A:變大B:變小C:不變答：A, B, C, B, A, A17. 一臺(tái)Y/y0-12和一臺(tái)Y/ y0-8的三相變壓器，變比相等，能否經(jīng)過改接后作并聯(lián) 運(yùn)行。A.能B.不能C.不

7、一定D.不改接也能答：A18. 一臺(tái) 50HZ的變壓器接到60HZ的電網(wǎng)上，外時(shí)電壓的大小不變，激磁電流將A,增加B,減小C,不變.19. 變壓器負(fù)載呈容性，負(fù)載增加時(shí)，副邊電壓 。A,呈上升趨勢；B,不變，C,可能上升或下降答：C20. 單相變壓器鐵心疊片接縫增大，其他條件不變，則空載電流 。A,增大；B,減小；C,不變。答：A21. 一臺(tái)單相變壓器額定電壓為 220/110V。Y/y-12接法，在高壓側(cè)作短路實(shí)驗(yàn)， 測得的短 路阻抗標(biāo)幺值為，若在低壓側(cè)作短路實(shí)驗(yàn)，測得短路阻抗標(biāo)幺值為 。A: ,B:,C: ,D:。答：A三、判斷（每題1分）1 .變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)副邊電壓變化率隨著負(fù)載電流增

8、加而增加 。 （）答：對(duì)2 .電源電壓和頻率不變時(shí)，制成的變壓器的主磁通基本為常數(shù)，因此負(fù)載時(shí)空載時(shí)感應(yīng)電勢E1為常數(shù)。（）答：錯(cuò)3 .變壓器空載運(yùn)行時(shí)，電源輸入的功率只是無功功率。（）答：錯(cuò)4 . 變壓器頻率增加，激磁電抗增加，漏電抗不變。（）答：錯(cuò)5 . 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原邊和副邊電流標(biāo)幺值相等。（）答：錯(cuò)6 . 變壓器空載運(yùn)行時(shí)原邊加額定電壓，由于繞組電阻門很小，因此電流很大。（）答：錯(cuò)7 .變壓器空載和負(fù)載時(shí)的損耗是一樣的。（）答：錯(cuò)8 .變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。（）答：錯(cuò)9 .只要使變壓器的一、二次繞組匝數(shù)不同，就可達(dá)到變壓的目的。（）答：對(duì)10 .不管變壓器飽和與否，

9、其參數(shù)都是保持不變的。 答：錯(cuò)四、簡答（每題3分）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(gè)鐵芯上 ，原邊接上電源后，流過激磁電流 io,產(chǎn)生 勵(lì)磁磁動(dòng)勢Fo,在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通60,其頻率與電源電壓的頻率相同， 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原副邊因交鏈該磁通而分別產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電動(dòng)勢ei和e2,且有dd neiNi 0、e2N2 0顯然，由于原副邊匝數(shù)不等，即N1WN2,原副邊的感dtdt應(yīng)電動(dòng)勢也就不等，即 ewe2,而繞組的電壓近似等于繞組電動(dòng)勢，即Ui=Ei、U2 = E2,故原副邊電壓不等，即 UiWU2,但頻率相等。2 . 試從物理意義上分析

10、，若減少變壓器一次側(cè)線圈匝數(shù)（二次線圈匝數(shù)不變）二次線 圈的電壓將如何變化？答：由eid od o ee2Ni e2N2 0可知一L -,所以變壓器原、副兩邊每dtdtNiN2匝感應(yīng)電動(dòng)勢相等。又 Ui Ei, U2=E2,因此UI U2當(dāng)Ui不變時(shí)，若Ni減少，則每, U i _ , 匝電壓U工增大，所以U2NiNi N2U 2.N2一將增大?；蛘吒鶕?jù)Ui Ei 4.44fNi m,若Ni減Ni小，則m增大，又U 2 4.44 fN2 m,故U2增大。3 .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(gòu)成變壓器的磁路，同時(shí)又起著器身的骨架

11、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。4 .變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么？答：鐵心：構(gòu)成變壓器的磁路，同時(shí)又起著器身的骨架作用。繞組：構(gòu)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(guān)：變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭，分接開關(guān)用以切換分接頭，從而實(shí)現(xiàn)變壓器調(diào)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。使帶電的繞組引線與絕緣套管：變壓器繞組引線需借助于絕緣套管與外電路連接,接地的油箱絕緣。5 .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(cè)的電壓，二次額定電壓 U2N是指變壓

12、器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時(shí)的端電壓。五、計(jì)算（每題5分）U1N1.一臺(tái)三相變壓器，原、副方額定電壓二 10/3.15kV , Y/ -11 連接，匝U2N電壓為伏,副方額定電流I2N 183.3A。試求（1）（2）原副方線圈匝數(shù)；原線圈電流及額定容量;(3)變壓器運(yùn)行在額定容量且功率因數(shù)為Cos 2 1、（超前）和（滯后）三種情況下的負(fù)載功率。解：（1）原方10，U 1N= 5.7735 kV副方所以Wi言9 407T（2）額定容量W2Sn、3U 2N I 2NSn3 3.15 183.3 1000KVAI 1NSn100057.74A、3U1n :3 10U 2N 3.15kV（3）因

13、Pc S Cos 22 N所以當(dāng)Cos 2 1時(shí)P2 1000 W當(dāng)Cos 2 時(shí)P2 1000 x= 900 w當(dāng)Cos 2 時(shí)P2 1000 X= 850 w2. 一臺(tái)3KVA,230/115伏單相變壓器，原線圈電阻口 0.3 ，副線圈電阻2 0.05原線圈漏抗X10.8 ,副線圈漏抗X20.1 ，鐵耗PFe 45w,額定負(fù)載時(shí)銅耗Pcu 85 wo求：（1）副方功率因數(shù)為（滯后）時(shí)的電壓變化率；（2）供給，功率因數(shù)為（滯后）負(fù)載時(shí)的效率解：（1）I 1NSn300013.043A230230Sn300026.087AI 2N115115Z1NU 1N17.634I 1NZ 2NU 2N4

14、.408I 2N所以rk門口2r 20.3工” 0.0284Z1NZ 2N17.6344.4080.80.1VH C 公 Q AXkX1X20.068117.6344.408故副方Cos 2=（滯后）時(shí)電壓變化率u rkCos2 XkSin2=%（2）供給負(fù)載時(shí)，如不考慮電流對(duì)u的影響時(shí),u rkCos 2 XkSin 2= x+xqi 0.952=%此時(shí)端電壓U U 2n(1 u) 115 (1 0.0478) 109.5V此時(shí)負(fù)載電流I2巨240 27.76AU2 109.5這個(gè)電流對(duì)電壓變化率的影響為 u I2 u所以考慮電流變化對(duì)電壓變化率的影響后電壓變化率27.76u4.78% 5.

15、09%26.087端電壓U 2 115 (1 0.0509) 109.17V負(fù)載電流P2U 23040109.1727.85A在這個(gè)負(fù)載時(shí)變壓器的鐵耗不變，銅耗為Pcu2I2 Pk2(-27.85-)85 96.88W26.087所以供給、功率因數(shù)為（滯后）負(fù)載時(shí)的效率為P2P2 P0 Pcu100%30403040 45 96.88100%95.54%實(shí)驗(yàn)名稱電壓（伏）電流（安）功率（W）電源加在空載480245低壓邊3. 一臺(tái)單相變壓器 50KVA、7200/480V、60Hz。其空載和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下短路1577615高壓邊試求：(1)短路參數(shù)及其標(biāo)么值；(2)空載和滿載時(shí)的銅耗和鐵耗；

16、(3)額定負(fù)載電流、功率因數(shù) Cos 2 0.9滯后時(shí)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(jì)算)解：11N -SN 6.944 AU 1 NI2N 見 104.167AU 2N(1)短路參數(shù)U k 157Zk22.42Ik 7rk _Pk 615 12.55 .249I kxk Zk rk 18.58其阻抗基值U in 7200Zin1036.87I in 6.944所以Zk -Z1 0.0216Zinr? 4 0.0121Zinxkxk0.0179Zin(2)空載時(shí)鐵耗PFe P0 245 w滿載銅耗I 22P ( 1N) P (6944)615 605.2wkNIk7

17、 /I k7 額定負(fù)載電流時(shí)I 2 I2N 104.167 A根據(jù)電壓變化率近似公式u rkCos 2 xkSin 2得u 0.0121 0.9 0.01791 0.81 1.87%此時(shí)副方電壓U 2 U 2N (1 1.87%) 471.02V所以P2 U2I2NCOS 2 471 104.167 0.9 44158.64wP1 P2 P0 PkN 44158.64 245 605.2 45008.64 wP2”“P- 100% 98.11%Pi4. 一臺(tái)單相變壓器，50kVA, 7200/480V, 60Hz。其空載和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:實(shí)驗(yàn)名稱電壓（V）電流（A）功率（w）電源加在邊空載4

18、80245低壓邊短路1577615高壓邊試求：（1）短路參數(shù) z k, rk, xk及其相對(duì)值;（2）空載和滿載時(shí)的銅耗和鐵耗；（3）額定負(fù)載電流，功率因數(shù)COS =（滯后）2時(shí)的電壓變化率，二次側(cè)電壓及效率。（注：電壓變化率用近似公式計(jì)算）解：Sn = 50kVAI in= Sn/U in= 6.94AZin = Uin/I in = Q短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，Ik=7A=InZk = Us/Ik=157/7= QZs 0.022rs6154912.55rs0.01222xsZs rs 18.59Xs 0.018(2)鐵耗： pFe p0|245 wUn銅耗:Pcu PkN I ,615 wI S I

19、Nu(RsC0s2 XsSin 2)0.012 0.9 0.018 0.44 0.019U 2 U 2N (1 u) 480 (1 0.019) 470.9 V21 PkNP。1 2snCOS 2 PkNP0615 24550000 0.9 315 24598.12%5. 三相變壓器的額定值為sN=1800kVA, Uin/U2n = 6300/3150V, Y, d11 聯(lián)結(jié)，空載損耗P0=,短路損耗 Pk=,求(1) 當(dāng)輸出電流I2=|2N, COS 2=時(shí)的效率;(2) 效率最大時(shí)的負(fù)載系數(shù)m解：1、PosnCOS 2 Pk P06.6 21.21800 0.8 6.6 21.298.1

20、%22、當(dāng) PcLPFe 時(shí)發(fā)生ma、 Pk P0所以6.6 21.20.5586. 一臺(tái)三相變壓器的銘牌數(shù)據(jù)如下，sn=750KVA, Uin/U2n= 10000/400V , Y, yn0聯(lián)結(jié)。低壓邊空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：U20=400V, |20=60A, B = 3800w。高壓邊短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：U1k=440V, Iik=43.3A, pk= 10900w,室溫 200C,試求:解:(1)(2)變壓器的參數(shù)，并畫出等值電路;Cos(2)=時(shí)，計(jì)算電壓變化率當(dāng)：a)額定負(fù)載Cos 2 =，u%、二次側(cè)電壓U2及效率。I 1NSn3U 1N75043.3.3 101、空載實(shí)驗(yàn):Z1NU 1N

21、I 1N10000 / .3 133.3443.3低壓方:Z0U 20I 2060R0Rm 33I2典 0.35602由短路實(shí)驗(yàn):Xm 2393.822X0 XmZ0 Ro200C 時(shí);3.83ZsU 1KI 1K440 / 一 343.35.87RSPk3I2109003 43.321.94Rs 0.014522Xs Z S Rs 5.54xS 0.0415 1所以 一- 10.97r1 r2 2 RS 1Xi X22 Xs 2.772、Cos0.8 （滯后）且u(RSCos2xSSin 2)0.0145 0.80.0415 0.6 0.0365U 2U 2N(1u)4000.9635 38

22、5.4 V21 PkNP02SnC0s 2 PkN P。10900 380097.6%750000 0.8 10900 3800當(dāng)Cos 2 0.8 （超前）時(shí):(RsCos 2 XsSin 2)0.0133U2 U2N(1u) 400 1.0133 405.32 V297.6%PkN P02SnCOS 2 PkN P019 . 有一臺(tái)變壓器容量 SN = 5600kVA, Un/U2n=, Y, yn0, Uk = %,鐵耗 PFe=,銅耗Pm=,今改為自耦變壓器 U1N/U2N=,求：1、改為自耦變壓器后的容量SN自與原來雙繞組時(shí)的容量 SN雙之比（其中電磁容量、傳導(dǎo)容量各為多少？）2、改為自耦變壓器后， 在額定電壓時(shí)，穩(wěn)定短路電流iKn自為額定電流IN的多少倍？ 與原雙繞組時(shí)的穩(wěn)定短路電流比IKn自/IKn雙；3、改為自耦變壓器后,在額定負(fù)載Cos =落后時(shí)效率比未改前提高多少?解：普通變壓器：| 1NSn3U1N5600513.2 a.3 6.3| 2NSN3U 2N5600986.6 A.3