電網(wǎng)招聘-電機知識點講義

電機學知識點講義匯總

第一章根本電磁定律和磁路

電機的根本工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律、磁路定律和電磁力定律等定

律的根底上的，掌握這些根本定律，是研究電機根本理論的根底。

▲全電流定律

全電流定律§出二?

式中，當電流方向與積分路徑方向符合右手螺旋關系時，電流取正號。

在電機和變壓器的磁路計算中，上式可簡化為

▲電磁感應定律

①電磁感應定律

dii/、,[①

e--=-N——

dtdt

式中，感應電動勢方向與磁通方向應符合右手螺旋關系。

②變壓器電動勢

磁場與導體間無相對運動，由于磁通的變化而感應的電勢稱為變壓器電動勢。電機中的磁通①通常

是隨時間按正弦規(guī)律變化的，線圈中感應電動勢的有效值為

E=4.44加耙

③運動電動勢

e=Blv

④自感電動勢e,=-L—

dt

⑤互感電動勢CMI--——CM2---1

dtdt

▲電磁力定律

f=Bli

▲磁路根本定律

①磁路歐姆定律

NiF

①—二AmF

R,“

式中，F(xiàn)=Ni——磁動勢，單位為A；

Rm=—一一磁阻，單位為H」；

Am=—!—=這一一磁導，單位為H。

1

②磁路的基爾霍夫第一定律

jBds-0

上式說明，穿入(或穿出)任一封閉面的磁通等于零。

③磁路的基爾霍夫第二定律

￡F=￡HI=￡幟“,

上式說明，在磁路中，沿任何閉合磁路，磁動勢的代數(shù)和等于次壓降的代數(shù)和。

磁路和電路的比擬

電路磁路

電流IfA]磁通①[Wb]第二章直

電流密度J[A/m2]磁通密度B[T=Wb/m2]流

電動勢E[V]磁動勢F[AJ電

動

電阻R=p—[。]磁阻R"?=’[IZH]

S

1機

電導G=—[S]

R

磁導Am=—[H]一、直

Rm

基爾霍夫第一定律=0流電機

磁路節(jié)點定律

基爾霍夫第二定律=>>的磁

全電流定律

F路、電

電路歐姆定律/=—

R

磁路歐姆定律樞繞組

Rm

和電樞

反響

▲磁場是電機中機電能量轉換的媒介。穿過氣隙而同時與定、轉子繞組交鏈的磁通為主磁通；僅交鏈

一側繞組的磁通為漏磁通。直流電機空載時的氣隙磁場是由勵磁磁動勢建立的?？蛰d時，主磁通①。與

勵磁磁動勢Fo的關系曲線由o=f(Fo)為電機的磁化曲線。從磁化曲線可以看出電機的飽和程度，飽和

程度對電機的性能有很大的影響。

▲電機的磁化曲線僅和電機的幾何尺寸及所用的材料有關，而與電機的勵磁方式無關。電機的運行特

性與磁化曲線密切相關。設計電機時，一般使額定工作點位于磁化曲線開始彎曲的局部，這樣既可

保證一定的可調(diào)節(jié)度，又不至于浪費材料。

▲直流電機電樞繞組各元件間通過換向器連接，構成一個閉合回路，回路內(nèi)各元件的電動勢互相抵

消，從而不產(chǎn)生環(huán)流。元件內(nèi)的電動勢和電流均為交變量，通過換向器和電刷間的相對運動實現(xiàn)交

直流轉換。電刷的放置原那么是：空載時正、負電刷之間獲得最大的電動勢，這時被電刷短路的元

件的電動勢為零。因此，電刷應放在換向器的幾何中性線上?對端接對稱的元件，換向器的幾何中

性線應與主極軸線重合。

▲不同型式的電樞繞組均有①S=K=Z；②y尸Zi/2pq：e=整數(shù)；?y=y,+y2?其中，S為元件數(shù)，K為

換向片數(shù)，4為虛槽數(shù)，p為極對數(shù)，y?為第一節(jié)距，y2為第二節(jié)距，y為合成節(jié)距，￡為小于1

的分數(shù)，用來把yi湊成整數(shù)。對單疊繞組，y=±l,y2小于0,并聯(lián)支路對數(shù)a=p,即每極下元件

串聯(lián)構成一條支路。對單波繞組，y2大于零，a=l,即所有同極性下元件串聯(lián)構成一條支路。

▲當電樞繞組中通過電流時，產(chǎn)生電樞磁動勢，此時氣隙磁場由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立。

電樞磁動勢對主極磁場的影響稱為電樞反響。直流電機電樞磁動勢是空間分布固定的三角波，其幅

值位于電樞外表導體電流改變方向處。當電刷安裝在換向器的兒何中性線上時，只存在交軸電樞磁

動勢Faq。F叫對氣隙磁場的影響稱為交軸電樞反響，它使①氣隙磁場發(fā)生畸變；②物理中性線偏離

幾何中性線一個角度，③不飽和時，每極磁通量不變，飽和時，有去磁作用。當電刷偏離幾何中性

線時，除了Faq外，還存在直軸電樞磁動勢Fad。Fad對氣隙磁場的影響稱為直軸電樞反響，當Fad與

勵磁磁動勢同方向時，起助磁作用；當Fad與勵磁磁動勢反方向時，起去磁作用。

當電刷在幾何中性線上時，交軸電樞反響磁動勢的大小為

Faq=jAT（A/極）

Ni

式中，A=——一線負荷（A/m）；

血

T=義工一一極距（m）；

2P

N——電樞圓周總導體數(shù)；

Da---電樞外徑（m）

la一一支路電流（A）

當電刷從幾何中性線上移開機械角度時，B交直軸電樞磁動勢分別為

Faq=A(--bj(A/極)

Fad=Abi，(A/極)

式中，1二衛(wèi)不7iD?——電刷在電樞外表移過的弧長5)。

▲電樞繞組感應電動勢E是指正、負電刷間的電動勢，即一條支路的電動勢。電磁轉距八是指

電樞電流和氣隙合成磁場相互作用產(chǎn)生的。感應電動勢和電磁轉距公式是直流電動機的兩個重要的計

算公式

E=C.0n(V)

T*Cr①la(Nm)

式中，中----每極磁通量；

n——電機轉速；

la----電樞電流；

c.、G——與電機結構有關的常數(shù)。其中Ce=2Y；。7=則；

60a2ml

g=9.55Ce

▲直流電機的勵磁方式共有四種：他勵、并勵、串勵。復勵。電機端電流I、電樞電流la、勵磁電流

If的關系如下

表：不同勵磁方式電機各繞組之間的關系

發(fā)電機電動機

他勵I=Ia,If與la無關I=Ia,If與la無關

并勵I=Ia-IfI=Ia+If

串勵I=Ia=IfI=Ia=If

復勵I=Ia-If,Is=IaI=Ia+If,Is=Ia

?對于復勵電機，Is為串勵繞組電流，If為并勵繞組電流。

▲對于發(fā)電機：E>U,la與E同方向，Tem與n反方向，將機械能轉化為電能；對于電動機：E〈U,la

與E反方向，Tem與n同方向，將電能轉化為機械能。

▲直流電機的根本方程式

發(fā)電機電動機

電動勢平衡方程式U二ETaRaU=E+IaRa

轉矩平衡方程式Ti=Tem+T0Temf+To

功率平衡方程式Pi=Pem+PoPi=Pem+pcua+pcuf

P2=Peni-pcu-pcufP2=Pem-Po

▲直流發(fā)電機空載特性曲線Uo=f(if)；外特性u=f(D；調(diào)整特性i=f(D

▲并勵發(fā)電機的自勵必須滿足三個條件。

▲直流電動機的工作特性有：速率特性〃=/(乙)；轉矩特性7；,“=/(舄)；效率特性〃=/(8)。當

輸出功率p2增加時，輸入功率々必須增加，在端電壓不變的條件下，必須增加。因此/〃隨片的增

加而增加。不同勵磁方式的直流電動機的工作特性有很大差異。并勵電動機的速率特性是一條略微下

降的曲線，其轉矩特性近似為直線。串勵電動機的轉速隨著22的增加而迅速下降，轉矩那么隨著P2的

增加而迅速上升。直流電動機使用時應注意，并勵電動機勵磁回路不允許開路，串勵電動機不允許空

載或輕載運行。

▲電動機的轉速與電磁轉矩之間的關系曲線稱為機械特性。當電樞回路不串入調(diào)節(jié)電阻時的機械特性

叫做自然機械特性，串入電阻叫做人工機械特性。

▲直流電動機的起動方法有：直接啟動；在電樞回路串電阻起動；降壓起動。不管采用哪種起動時，

在起動時，勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻要調(diào)到最小，以保證起動時中到達最大。

▲直流電動機具有良好的調(diào)速性能。電動機的轉速為

U-I.(R?+Rj)

n=---------

C，①

常用的調(diào)速方法有：改變勵磁電流調(diào)速；改變端電壓調(diào)速；改變電樞回路電阻調(diào)速。

▲直流電機的制動方式有三種在：能耗制動；反接制動；回饋制動。這三種方法都不改變磁場的大小

及方向而僅改變電樞電流的方向，從而得到制動轉矩。

第三章變壓器

▲變壓器是一種靜止電磁裝置，一次繞組和二次繞組通過交變磁場聯(lián)系起來，利用電磁感應關系實

現(xiàn)電能轉變.根據(jù)變壓器內(nèi)部磁場的實際分布和所起作用的不同，把磁場分成主磁通和漏磁通兩局部.主

磁通沿鐵心閉合,起能量傳遞的媒介作用，所經(jīng)磁路是非線性的;漏磁通主要沿非鐵磁物質閉合、僅起電

抗壓降的作用，所經(jīng)磁路是線性的。

在變壓器中，既有磁路的問題，又有電路問題。為了把電磁場問題轉化成電路問題，引入了電路

參數(shù)：勵磁阻抗Zm,漏電抗x,oX2??Zm=R?+jX.?勵磁電阻R"不是一個實際存在的電阻，它只是一

個代表鐵耗的電阻，其上消耗的功率等于鐵耗。勵磁電抗X",與主磁通中,“對應，Xi。和x2o分別與一次

繞組和二次繞組的漏磁通①I。和①2。對應，它們分別與電源頻率、匝數(shù)的平方、對應磁通所經(jīng)磁路的

磁導成正比，既

XL2kN：AwfN；A,“

乂—沙力一同人也“

22

X2(T=2^V2A2,Toc77V2A2(T

式中，f——電源頻率；N.-----------次繞組匝數(shù)

A,”——①"所經(jīng)磁路的磁導N2一—二次繞組匝數(shù)

A|b——①I。所經(jīng)磁路的磁導A2b——①2。所經(jīng)磁路的磁導

由于①.經(jīng)鐵心閉和，受鐵心飽和的影響,故X,“不是常數(shù)，隨著鐵心飽和程度的提高，X,“變

小。①I。和①2。主要經(jīng)非鐵磁物質閉合，根本不受鐵心飽和程度的影響，故Xg和X2,根本上是常

數(shù)。另外由于因此X-Xg、X2CT?

▲為了簡化定量計算和得出變壓器一次、二次測有電的聯(lián)系的等效電路，引入了折算法。折算的方法

是用一個匝數(shù)和一次繞組相同的繞組代替二次繞組。折算的原那么是：保持折算前后二次繞組的磁

動勢的大小及空間分布不變，從而使得一次繞組的各種物理量在折算前后保持不變。

▲主磁通中.在一次、二次繞組的感應電動勢用、馬的大小分別為

Ei=4.44FNi①.

E2=4.44FN26m

在相位上，4、鳥均滯后于點“90°。

▲變比k定義為自和E2之比。K可以通過幾個途徑計算。其計算式為

k_E]_M_U

E?MUIN.

式中，UM、U*e——三相變壓器一次繞組和二次繞組的額定相電壓。對于單相變壓器，k=U,N/U2N?

▲在鐵心飽和時，為了得到正弦形變化的磁通，勵磁電流必然為非正弦。勵磁電流除基波外，主要包

含三次諧波分量?？蛰d時，變壓器主磁通由空載電流建立，因此，空載電流就是勵磁電流。負載

時，主磁通有一次和二次繞組共同建立。

▲根本方程式、等效電路和相量圖是分析變壓器問題的三種方法，三者是完全一致的，知道其中一種

就可以推導出其他兩種。在實際工作中，可根據(jù)具體情況靈活運用。

變壓器負載時的根本方程式為

q=_居+LZ］（一次側電壓方程式）

%.=d-/2Z'（二次側電壓方程式:

=乙（磁動式方程式）

E,=￡：,'（—＞二次側電動勢糅）

一g=Z,“（勵磁支路電壓降）

U2=AZg（負載阻抗電壓降）

▲變壓器的電壓調(diào)整率的實用計算公式為

AU=B（RJCOS①2+XK*SINT&2）

三相變壓器

▲三相變壓器的一次繞組和二次繞組主要有兩種連接法：星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接。表示變壓器一次、

二次繞組聯(lián)結法的組合稱為聯(lián)結組，共有四種：①Yy②Yd③Dy④Dd；其中Y或y表示星形聯(lián)結，

I）或d表示三角形聯(lián)結；Y和D表示高壓繞組，y和d表示低壓繞組。

▲三相變壓器一、二次繞組對應線電動勢或線電壓的相位差與繞組的繞向、首末端標志和聯(lián)結組有

關，各種聯(lián)結組的這種相位差都是30。的正倍數(shù)，用時鐘的時數(shù)表示，稱為聯(lián)結組標號。聯(lián)結組

標號等于低壓繞組線電動勢或線電壓滯后于高壓繞組的對應的線電動勢或線電壓的相位差除以

30°。Yy和Dd聯(lián)結組標號為偶數(shù)，Yd和Dy聯(lián)結組標號為奇數(shù)。

▲三相變壓器的磁路系統(tǒng)可分成各相磁路彼此無關的三相變壓器組和三相磁路彼此相關的三相心式變

壓器兩種。不同磁路系統(tǒng)和繞組聯(lián)結法對空載電動勢波形有很大影響。當空載電流為正弦形時，產(chǎn)

生的主磁通為平頂波（主要包含三次諧波分量），從而感應電動勢為非正弦；當空載電流為尖頂波

（主要包含三次諧波分量）時，產(chǎn)生的主磁通為正弦波，從而感應電動勢為正弦波。在三相變壓器

中，三相空載電流的三次諧波同大小同相位，能否流通與繞組的聯(lián)結法有關。三相三次諧波磁通也

是同大小同相位，能否流通能否沿鐵心閉合那么與三相磁路系統(tǒng)有關有關。

▲Yy聯(lián)結的三相變壓器，三次諧波電流不能流通，空載電流接近于正弦波，主磁通為平頂波。對Yy

聯(lián)結的三相變壓器組，由于三相磁路彼此無關，三次諧波磁通能沿鐵心閉合，鐵心磁阻小，故三次

諧波磁通較強，因此，相電動勢畸變?yōu)榧忭敳?，其中包含較強的三次諧波電動勢。對于Yy聯(lián)結的

三相心式變壓器，由于三相磁路彼此相關，三次諧波磁通不能沿鐵心閉合，只能借油、油箱壁等形

成閉合回路，對應的磁路磁阻大，故三次諧波磁通很小，因此主磁通任接近于正弦波，從而相電動

勢也接近于正弦波。故三相變壓器組不能采用Yy聯(lián)結，而三相心式變壓器那么可以采用Yy聯(lián)結。

▲Dy聯(lián)結的三相變壓器，一次側空載電流中的三次諧波電流可以流通，故主磁通及感應電動勢為正

弦波。Yd聯(lián)結的三相變壓器，雖然一次側空載電流中的三次諧波電流不能流通，主磁通和相電動

勢中都含有三次諧波，但因二次側閉合三角形繞組中的三次諧波環(huán)流同樣起勵磁作用（去磁），故

相電動勢的波形也接近于正弦形。

▲為了到達變壓器最理想的并聯(lián)運行情況，各臺并聯(lián)變壓器必須具備三個條件：①聯(lián)結組標號相

同；②線電壓比相等；③短路阻抗標么值相等，且短路電阻與短路電抗之比相等。其中第①條必須

嚴格滿足，不同標號的變壓器絕對不能并聯(lián)運行，否那么會產(chǎn)生很大的環(huán)流，可能燒壞變壓器。滿

足第②條可保證空載時不產(chǎn)生環(huán)流，滿足第③條那么保證各變壓器按與額定容量成正比的關系分擔

負載，從而使裝機容量得到充分利用。

▲變比不相等的變壓器并聯(lián)運行時會在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流的大小按下式計算

j=k?

cZ+Z

乙KIT乙K2

式中，lc一一兩臺變壓器二次側之間的環(huán)流；

匕、k?——變壓器1和變壓器2的變比；

ZKI、ZQ一—變壓器1和變壓器2折算到二次側的短路阻抗。

▲短路阻抗標么值不相等的變壓器并聯(lián)運行時，各臺變壓器按與短路阻抗標么值成反比的關系分配負

載，短路阻抗標么值小的變壓器先到達滿載。

▲電壓互感器和電流互感器的工作原理與變壓器相同。電壓互感器的運行情況相當于變壓器的空載運

行，電流互感器的運行情況相當于變壓器的短路運行。電壓互感器運行時二次側絕對不能短路，電

流互感器運行時二次側絕對不能開路。為了確保平安，它們的二次繞組必須可靠接地。設計時，為

了減小相角誤差和電壓比誤差，提高測量精度，應盡可能減小勵磁電流和繞組漏阻抗。

第四章交流繞組極其電動勢

▲交流電機繞組與磁場產(chǎn)生周期性相對運動時，在交流電機繞組中就會感應出交流電動勢其頻

率f=pn/60,p為磁場極對數(shù)，n為交流繞組與磁場的相對運動速度。多相繞組產(chǎn)生多相電動勢，多相

電動勢存在大小、波形、頻率、對稱性等四個問題。

▲三相繞組的構成原那么是：⑴力求獲得較大的基波電動勢；⑵保證三相電動勢對稱；⑶盡量

削弱諧波電動勢，力求波形接近正弦波；⑷考慮節(jié)省材料和工藝方便。

▲交流繞組通常分為雙層繞組和單層繞組兩大類。雙層繞組又分為疊繞組和波繞組兩種。雙層

繞組的特點是可靈活地設計成各種短距來削弱諧波，對于疊繞組，采用短距還可以節(jié)省端部材料。單

層繞組的特點是制造工藝簡單，但它不能向雙層繞組那樣設計成短距以削弱諧波。

▲在正弦波磁場下，交流繞組相電動勢的計算公式為

Em.

式中，N一一每相每條支路串聯(lián)匝書；

中每相磁通量；

K,i繞組系數(shù)。

N和燈的計算公式如下：

汽=迦&雙層）

a

N=￡￡”（單層）

a

kui=kyl*kql------繞組系數(shù)

kyl=sin^-90°——短距系數(shù)

T

.q%

sin——L

*=--------分布系數(shù)

'n

*

47——每極每相槽數(shù)

q=

2mp

;Px360°——槽距電角

Z

在上述各式中，Nc為每線圈匝數(shù)，a為每相并聯(lián)支路數(shù)，力為線圈節(jié)距，T為極距，Z為槽數(shù)，m

為相數(shù)。

▲線圈為整距時，（y尸T）,線圈的兩個邊在任何時刻的感應電動勢的大小相等，方向相反（相

位差為180。），因此線圈總的電動勢為每個邊的電動勢的兩倍。線圈為短距時，線圈的兩個邊的電動

勢相位差小于180。，因此線圈總的電動勢比整距時小。故短距系數(shù)k“表示了短距線圈同整距線圈相

比其電動勢的減小程度，

當q個線圈集中放置時，每個線圈的電動勢同相位，q個線圈串聯(lián)后的總電動勢為單個線圈電動

勢的q倍。當q個線圈分布放置時，相鄰線圈電動勢存在相位差，合成電動勢比集中放置時小。故分

布系數(shù)表示了分布繞組同集中繞組相比其電動勢的減小程度，

▲當磁極磁場沿空間不按正弦規(guī)律分布時，磁場中的高次諧波將在繞組內(nèi)感應出相應的諧波電

動勢。u次諧波電動勢計算公式為紇=4.44/；,N%,,，丸：注意在三相對稱繞組中，無論是Y接還是△

接，均不存在3及3的倍數(shù)次諧波。

▲削弱諧波電動勢的方法有：①采用不均勻氣隙，改善氣隙磁場分布，使之接近正弦波形；②

采用短距繞組；③采用分布繞組。

第五章感應電機的運行原理、功率和轉矩

▲異步電機的重要物理量：轉差率

YI一幾

S=-----，當S,nl時，可算出n:〃=(1-s)"j

當轉子不轉（啟動瞬間），n=O,那么s=l；當轉速接近同步轉速時，鹿”〃那么saO。正

常運行時，s僅在0.0廣0.06之間。

轉差率是異步電機的一個重要物理量，它反映了轉子轉速的快慢或負載的大小。根據(jù)轉差率的大小

和正負，可判定異步電機的三種運行狀態(tài)：電動機狀態(tài)；電磁制動狀態(tài)；發(fā)電機狀態(tài)。

▲額定值

電動機的額定功率Ev是指在額定狀況下，轉軸上輸出的機械功率。

對于三相異步電機：PN=Mu/NCOSCPENX10-3

▲感應電機的定子和轉子之間只有磁的聯(lián)系，沒有電的直接聯(lián)系。為了得到等效電路，要進行頻率

和繞組折算。與變壓器相比，變壓器是靜止元件，不需要進行頻率折算，變壓器是集中繞組，其繞組

系數(shù)等于1。感應電機一般是短距分布繞組，繞組系數(shù)小于1。

▲在任何轉速下，感應電機轉子磁動勢與定子磁動勢相對靜止。定、轉子磁動勢相對靜止是一切電

機能正常運行的必要條件。

▲根本方程、相量圖和等效電路是分析感應電機運行時內(nèi)部電磁關系的三種不同方法，它們之間是

統(tǒng)一的。

▲掌握異步電機電磁平衡方程式及等效電路。

▲功率平衡方程式

輸入功率々=gUJCOS0I=Pc“l(fā)+Pre+Pe?,

電磁功率Pt=m,E2I2cos^2=m]I2^=pCll2+pmec

kJ

定子銅耗pcux=m1/"

鐵耗以"加

轉子銅耗pCu2=mxr\r2'=SPem

1_Q1_C

M

機械功率PMEC=\片一1弓=(1—S)E7M=一pCu2

xJkJ

輸出功率P2=PMEC—Pmec~Pad

Ev是感應電機的額定功率，是指電動機在額定情況下運行時由軸端輸出的機械功率。只有在額定

情況下，鳥=%。

▲電磁轉矩方程式

掌握電動機電磁轉矩的物理表達式、參數(shù)表達式。掌握最大轉矩、起動轉矩、臨界轉差率與參數(shù)的關

系O

電磁轉矩與電磁功率、機械功率的關系（,"=番=等

電磁轉矩平衡方程式《，“二七+1。式中負載轉矩/=卷，空載轉矩”=巴甘

掌握異步電動機空載試驗中鐵耗的別離方法。、

頻調(diào)速、降壓調(diào)速、繞線轉子電動機轉子串電阻調(diào)速及串極調(diào)速方法等。

第一局部變壓器

一、填空題：

1、電部機的鐵耗包括磁滯損耗和渦流損耗兩分。

2、變壓器負載運行時，當負載電流增大時，銅損耗會增大，鐵損耗會根本不變。

3、在本課程中，電機包括：直流電機、變壓器、異步電機、和同步電動機。

4、變壓器中的磁通包含主磁通和漏磁通,前者（主磁通）的路徑為：鐵心,后者的路徑

為空氣及變壓器油。

5、變壓器主磁通的性質和作用與原、副邊繞組相交鏈，是變壓器實現(xiàn)能量轉換和傳遞的主要因素,

漏磁通的性質和作用是僅與原邊繞組或副邊繞組相交鏈，不傳遞能量，但起到電壓平衡作用。

6、一臺單相雙繞組變壓器，額定容量SN=250KVA,額定電壓UIN/U2N=10/0.4KV,試求一次、二次側

的額定電流LN=25A,LN=625A。

7、一臺三相變壓器，額定容量SN=5000kVA,額定電壓U1N/U2N=10/6.3KV,Y,d聯(lián)結（即Y/△聯(lián)

結），試求：

（1）一次、二次側的額定電流；LN=288.68A.LN=458.21A

（2）一'｛次、二次側的額定相電壓和相電流UIN@=5.77KV.UIN3=6.3KV:IiNe=288.68A」2Nj264.55A。

8、鐵心的作用是為了提高磁路的導磁率。為什么要用厚度為0.35mm且外表土有絕緣漆的硅鋼片疊

制成鐵心為了減小鐵心內(nèi)的渦流損耗。

9、一臺單相變壓器在鐵心疊裝時，由于硅鋼片剪裁不當，疊裝時接縫處留有較大的縫隙，那么此臺變

壓器的空載電流將—②—。（選填：①減少；②增加；③不變）

10、一臺單相變壓器，額定電壓為220/110V現(xiàn)將原邊接在電壓為250V的電源上，變壓器等效電路中

的勵磁電抗那么—③—。（選填：①不變；②變大；③變小；）

11、一臺變比k=10的變壓器，從低壓側做空載試驗求得勵磁阻抗為16Q,那么高壓邊的勵磁阻抗值是

②（選填①16；②1600；③0.16）

12、一臺單相變壓器進行空載試驗，當高壓側加額定電壓進行測量，或低壓側加額定電壓進行測量，

所測得損耗—③（選填①不相等且相差較大；②折算后相等；③相等）

13、變壓器的短路損耗為—③—o〔選填①全部為銅耗；②全部為鐵耗；③主要為銅耗）

14、假設電源電壓不變，變壓器產(chǎn)生的主磁通①，在空載和負載時，其值也。

（選填①完全相等；②根本不變；③根本不同；）

15、一臺單相變壓器，當一次側電壓降至額定電壓一半時，變壓器等效電路中的勵磁電抗②。

（選填：①不變；②變大；③變?。?/p>

16、一臺變壓器的額定頻率為50Hz,如果接到60Hz的電源上，且額定電壓的數(shù)值相等，那么此變壓

器鐵心中的磁通—①（選填：①減少；②不變；③增加）

17、變壓器在空載時，線路電壓增加，鐵心耗損將—①（選填：①增加；②不變；③減少）

18、Y/Y聯(lián)接的三相變壓器組，在空載運行時，由于—②—③—，使相電壓增大，有害于變壓器

的正常運行。（選填：①有三次諧波電流通過；②有三次諧波磁通通過；③有三次諧波感應電勢）

19、消除三相心式變壓器中的三次諧波磁通的主要方法是②一③—o（選填：①采用Y/Y聯(lián)接；

②采用Y/△聯(lián)接；③采用△/△聯(lián)接）

20、Y/Y聯(lián)接的組式變壓器，相電勢的波形是②。（選填：①正弦波；②尖頂波；③平頂波）

21、變壓器并聯(lián)運行，變比相等是為了無環(huán)流;短路電壓標么值相等是為了負載分配合理;連接組別

相同是為了不因過大的環(huán)流而燒毀變壓器繞組;短路阻抗角相等是為了變壓器副邊繞組的電流同相

位，使在負載電流一定時每臺變壓器承當?shù)碾娏髯钚　?/p>

22、通過和實驗可求取變壓器的參數(shù)。

答：空載和短路。

23、一臺接到電源頻率固定的變壓器，在忽略漏阻抗壓降條件下，其主磁通的大小決定于的大

小，而與磁路的根本無關，其主磁通與勵磁電流成關系。（外加電壓；材質和幾何尺

寸；非線性）

24、變壓器鐵心導磁性能越好，其勵磁電抗越,勵磁電流越。（越大；越?。?/p>

25、變壓器帶負載運行時，假設負載增大，其鐵損耗將,銅損耗將（忽略漏阻抗壓降

的影響）。（不變；增加）

26、當變壓器負載（（p2>0°）一定，電源電壓下降，那么空載電流10,鐵損耗PFe。

（減小；減?。?/p>

27、一臺2kV-A,400/100V的單相變壓器，低壓側加100V,高壓側開路測得I0=2A；P0=20W；當高壓

側力口400V,低壓側開路，測得卜=A,Po=W,（0.5；20）

28、變壓器短路阻抗越大，其電壓變化率就,短路電流就o（大；?。?/p>

29、變壓器等效電路中的xm是對應于電抗，rm是表示電阻。（主磁通的；鐵心損耗

的等效）

30、兩臺變壓器并聯(lián)運行，第一臺先達滿載，說明第一臺變壓器短路阻抗標么值比第二臺o

（?。?/p>

31、三相變壓器的聯(lián)結組別不僅與繞組的和有關，而且還與三相繞組的有關。

（繞向；首末端標記；聯(lián)結方式）

32、變壓器空載運行時功率因數(shù)很低，這是由于o（空載時建立主、漏磁場所需無功遠大于供

應鐵損耗和空載時銅損耗所需的有功功率）

二、判斷以下說法是否正確：

1.變壓器的激磁阻抗Zm隨外加電壓的增大而增大。X

2.變壓器從空載到負載主磁通將隨負載電流的增加而變大.X

3.變壓器變比的定義是初級和次級繞組的負載電壓之比。X

4變壓器短路實驗常在高壓側進行，測取外加電壓為額定電壓時的電流。X

5、變壓器次級電流折算到初級要除以變比1?。X

6、短路電壓以越大，那么變壓器隨負載變化時，輸出電壓電壓波動越大，且在變壓器故障短路情況

下，短路電流較小。4

7、按國家標準，實驗測出的電阻值和電抗值應換算到基準工作溫度（75C）時的數(shù)值。X

8、變壓器空載實驗時，Z,0=L,為了使測出的參數(shù)能符合變壓器的實際運行，應選取額定電壓時的

數(shù)據(jù)來計算激磁阻抗。Y

9、變壓器的空載損耗可近似看成鐵損耗，短路損耗可近似看成銅損耗。4

10、變壓器帶感性負載時，輸出電壓有可能比空載電壓還高。X

11、標么值是實際值與該物理量所選定的同單位基值之比的形式表示。d

12>變壓器次級電阻的標么值與次級電阻折算到初級后的的標么值具有不同的值X

13、變壓器帶額定負載時變壓器的效率最高。X

14、三相心式變壓器三相磁路長度不同，當外加三相對稱電壓時，三相激磁電流不完全對稱，中間鐵

心柱的一相磁路較短，激磁電流較大。X

15、繞組的同名端只決定于繞組的繞向，與繞組的首末端標志無關。q

16、聯(lián)接組號為Y/Y-4的變壓器次級繞組的線電動勢超前初級繞組的線電動勢120X

17、在三相變壓器中，總希望在初級或次級繞組中有一個接成三角形，以保證相電動勢接近正弦波，

從而防止相電動勢波形發(fā)生畸變。＜

18、磁路彼此相關的三相組式變壓器如采用Y/Y聯(lián)結會使相電動勢畸變成為尖頂波，可能危及繞組絕

緣平安，故不允許采用Y/Y聯(lián)結。X

19、電流互感器不允許短路運行。X

20、單相變壓器額定容量&=2KVA,原，副方額定電壓山、川*=220/110\，，今在原方施以

22V的直流電壓時，副方的電壓為11V。X

21、儀用電壓互感器在工作時絕對不允許副方短路。＜

22、變壓器中的磁通按正弦規(guī)律變化時，激磁電流波形也按正弦規(guī)律變化。X

23、不管變壓器帶什么性質的負載，其負載電壓總比空載電壓低。X

24、變壓器低壓側電壓折算到高壓側時，低壓側電壓乘以變比KY

25、一臺變壓器原邊電壓口不變，副邊接電阻性負載或接電感性負載，如負載電流相等，那么兩種情

況下，副邊電壓也相等（）。（F）

26、變壓器在原邊外加額定電壓不變的條件下，副邊電流大，導致原邊電流也大，因此變壓器的主要

磁通也大0?（F）

27、變壓器的漏抗是個常數(shù)，而其勵磁電抗卻隨磁路的飽和而減少（）。（T）

28、自耦變壓器由于存在傳導功率，因此其設計容量小于銘牌的額定容量（）。（T）

29、使用電壓互感器時其二次側不允許短路，而使用電流互感器時二次側那么不允許開路（）。

（T）

三、選擇題

1、變壓器的空載損耗為：（B）

A、主要為銅耗B、主要為鐵耗C、全部為鐵耗D、全部為銅耗

2、變壓器空載電流小的原因是：（A）

A、變壓器的勵磁阻抗大B、一次繞組匝數(shù)多，電阻大C、一次繞組漏抗大

3、當一次側接額定電壓并維持不變時，變壓器由空載轉為滿載運行時，其主磁通將會（C）

A、增大B、減小C、根本不變

4、一臺一次側額定電壓為220V的單相變壓器，接220V交流電源時，空載電流為1A；如果不慎錯誤地

接到380V的交流電源，那么空載電流為（C）

A、1.727A;B、1.0A;C.大于1.727A

5、以下哪種形式的變壓器在電力系統(tǒng)中不宜采用（D）

A、Y,d接法的芯式變壓器；B、D,y接法的組式變壓器；

C、Y,y接法的芯式變壓器；D、Y,y接法的組式變壓器

6、一臺三相變壓器，Ss=200kVA,U,yU2N=1000/400V,Y/A接法，當此變壓器額定運行時，二次繞組中流

過的電流值為（C）

A、500A;B、288.7A;C、166.7A;D、115.5A?

7、一臺變壓器設計的頻率為50Hz,現(xiàn)在將它接到60Hz的電網(wǎng)上運行，當額定電壓不變時，鐵心中的

磁通將（C）

A、增加；B、不變；C、減?。籇、為零不能運行。

8、一臺變壓器在高壓側做空載實驗求得的參數(shù)與在低壓側做實驗求得的參數(shù)相比（A）

A、大K,倍；B、大K倍：C、相同；1）、小I倍；

9、一臺變壓器原邊接在額定電壓的電源上，當副邊帶純電阻負載時，那么從原邊輸入的功率：③

①只包含有功功率；②只包含無功功率；③既有有功功率，又有無功功率；④為零。

10、變壓器中，不考慮漏阻抗壓降和飽和的影響，假設原邊電壓不變，鐵心不變，而將匝數(shù)增加，那

么勵磁電流：②

①增加；②減少；③不變；④根本不變。

11、一臺變壓器在（）時效率最高.③

①6=1；②巳小=常數(shù)；③PCFPM@S=SN

四、問答題

1、電流互感器二次繞組為什么不許開路？電壓互感器二次繞組為什么不許短路？

答：電流互感器正常運行時，相當于變壓器工作在短路狀態(tài)，一、二側磁動勢處于平衡狀態(tài)，磁

場很弱。假設二次側開路，一次側電流完全用于勵磁，磁場變得很強，將在二次側感應出很高的電

壓，將絕緣擊穿，危及人身及設備平安。因此，電流互感器二次側不得開路。

電壓互感器正常運行時，負載接電壓表，阻抗很大，接近于空載運行。假設二次繞組短路，那么

變成短路運行，電流從空載電流變成短路電流，一、二次側電流均變得很大，造成互感器繞組過熱而

燒壞。

2、為什么三相變壓器組不能采用Yy聯(lián)結？而三相心式變壓器又可采用Yy聯(lián)結？

答：Yy聯(lián)結的三相變壓器，一、二次繞組中都不能流通3次諧波電流，勵磁電流根本接近正弦波。由

于磁路飽和的原因，鐵心中主磁通根本為平頂波，其中含較強的3次諧波磁通。對于三相變壓器組，

各相磁路彼此獨立，3次諧波磁通沿鐵心閉合。由于鐵心磁阻很小，故3次諧波磁通較大，加上3次

諧波磁通的頻率為基波頻率的3倍，所以，由它所感應的3次諧波相電動勢相當大，在數(shù)值上可達基

波幅值的45%-60%,甚至更大，結果使相電動勢波形畸變，最大值升高很多，可能使繞組絕緣擊穿，

故不能采用Yy聯(lián)結。

對于三相心式變壓器，由于三相磁路彼此相關，三次諧波磁通又彼此同相位、同大小，不能沿鐵心閉

合，只能借油、油箱壁等形成閉合。由于這些磁路的磁阻很大，故3次諧波磁通很小，主磁通根本接

近正弦波，因此可以采用Yy聯(lián)結。但由于3次諧波磁通通過油箱壁閉合，引起附加渦流損耗，因此對

容量較大、電壓較高的三相心式變壓器，也不宜采用Yy聯(lián)結。

3、變壓器并聯(lián)運行的最理想情況有那些？怎樣才能到達最理想的情況？

答：變壓器并聯(lián)運行的最理想情況是

(1)空載時并聯(lián)的變壓器之間無環(huán)流；(2)負載時能按照各臺變壓器的容量合理地分擔負載；(3)

負載時各變壓器分擔的電流應為同相。

為了到達上述并聯(lián)運行的理想情況，各臺變壓器必須具備以下三個條件

(1)各臺變壓器的一次側額定電壓和二次側額定電壓應分別相等。此時，各臺變壓器的一次側與二次

側線電壓之比相等；(2)各臺變壓器的二次側線電壓對一次側線電壓的相位差相等，即各臺變壓器應

屬于相同的連接組；(3)各臺變壓器用標幺值表示的短路阻抗應相等，短路電抗和短路電阻之比也應

相等。

4、為什么變壓器一、二次繞組電流與匝數(shù)成反比，只有在滿載或接近滿載時才成立，空載時不成立？

答：因為空載時，二次繞組的電流L等于零，因此不存在電流比的關系。因而滿載和接近滿載時，一、

1

二次繞組的電流遠大于空載電流，在磁動勢平衡方程式中，忽略空載電流才能得到‘I=」N=」?這一關

12$K

系。

5、變壓器空載運行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻n很小，為什么空載電流I。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Ei,根據(jù)電動勢方程：

。=一￡一乳+人=/。七”+X)+兒項+楠=/z,”+-J可知,盡管斗很小，但

由于勵磁阻抗Z,“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

耳=0,E[a=0,因此電壓全部降在電阻上，即有/=U1/q,因為八很小，所以電流很大。

6、為什么變壓器的空載損耗可近似看成鐵損耗，而短路損耗可近似看成為銅損耗？

答變壓器鐵損耗的大小決定于鐵心中磁通密度的大小，銅損耗的大小決定決定于繞組中電流的大

小。

變壓器空載和短路時，輸出功率都為零。輸入功率全部變?yōu)樽儔浩鞯膿p耗。即銅損耗與鐵損耗之

和?？蛰d時，電源電壓為額定值，鐵心中磁通密度到達正常運行的數(shù)值，鐵損耗也為正常運行時的數(shù)

值。而此時二次繞組中的電流為零，沒有銅損耗，一次繞組中電流僅為勵磁電流，遠小于正常運行的

數(shù)值，它產(chǎn)生的銅損耗相對于這時的鐵損耗可以忽略不計，因而空載損耗可近似看成為鐵損耗。短路

試驗時，輸入功率為短路損耗。此時一次、二次繞組電流均為額定值，銅損耗也到達正常運行時的數(shù)

值，而電壓大大低于額定電壓，鐵心中磁通密度也大大低于正常運行時的數(shù)值，此時鐵損耗與銅損耗

相比可忽略不計。因此短路損耗可近似看成銅損耗。

7、電源頻率降低，其他各量不變，試分析變壓器鐵心飽和程度、勵磁電流、勵磁電抗、漏抗的變化情

況。

答據(jù)qa4.44/V4,“可知，當/降低時，耙(8,“)增加，鐵心飽和程度增加，勵磁電流增

加，勵磁電抗減小。

8、變壓器的原、副邊額定電壓都是如何定義的？

答原邊額定電壓是指規(guī)定加在一次側的電壓。副邊額定電壓是指當一次側加上額定電壓時，二次

側的開路電壓。

五、計算題

1、有一臺630KVA、35/6.6KV、50Hz的單相變壓器，空載實驗與穩(wěn)態(tài)短路實驗數(shù)據(jù)如下所示：

實驗名稱電壓加于電壓電流功率

空載實驗低壓側6.6KV5.1A3.8KW

短路實驗高壓側2.27KV17.2A9.5KW

求(1)歸算到高壓側的勵磁阻抗及短路阻抗；

(2)假定與uRjXu=XZ，繪出T型等效電路;

(3)當?shù)蛪簜冉迂撦dZ2=57+/43.5時，利用T型等效電路求高壓側電流及其功率因數(shù)。

A*⑵4。

解：（1）勵磁阻抗z,“

p3800

勵磁電阻R=-r=——=146Q

mIo5.12

勵磁電抗X,?=Jz,“2_=J]294?-1462=1285。

35

變壓比K=3=5.3

心。67

歸算到高壓側

Z“：=K2-Z,“=5.32x1294=36348Q

22

Xm'=K-Xm=5.3x1285=36095Q

22

Rm'=K-Rm=5.3xl46=4100Q

利用穩(wěn)態(tài)短路實驗數(shù)據(jù)計算可得：

Z=￡L=2?Z9=I32Q

卜Ik17.2

4=理=32.2。

kI,217.22

X*=Jz/_&2=71322-32.22=128Q

(2)

X-X'=lxl28=64Q

1(7Z<T2

凡=&'=，&=；x32.2=16.1C

T型等效電路如下圖:

(3)略。自己驗算

2、一鐵心線圈，加上12V直流電壓時，電流為1A：加上110V交流電壓時，電流為2A,消耗的功率

為88W,求后一情況下線圈的銅損耗、鐵損耗和功率因數(shù)。

解此題目的是為了復習鐵心線圈電路中的功率關系

由線圈加直流電壓時的電壓和電流值可求得線圈的電阻為

/?=—=—=12Q

11

由線圈加交流電壓時的數(shù)據(jù)求得交流鐵心線圈電路中的銅損耗、鐵損耗和功率因數(shù)分別為

2

pcu=RI=12x2?=48W

外”2一幾“=88—48=40卬

3、一交流鐵心線圈電路，線圈電壓U=380V,電流/=1A,功率因數(shù)4=cos°=0.6,頻率

f-50Hz,匝數(shù)N=8650。電阻R=0.4O,漏電抗X=0.6。。求線圈的電動勢和主磁通最大值。

解此題目的是為了復習交流鐵心線圈電路中的電磁關系。

選擇電壓為參考相量，即J=380/0°,電壓與電流的相位差°=arcco?=aw0.6=53.1°

由交流鐵心線圈電路的電動勢平衡方程求得

E=-U+(R+jX)i=-380Z00+(0.4+川.6)x叱—53.1。=379Z0.006°V

由此求得

E379

0==0.0002VW?

4.444.44x8650x50

4、一單相變壓器，=50KVA,UlN/U2N=10000/230V,SA,=50?,?=40C,

X1=600,R2=0.02Q,X2=0.(MQ,R,“=2400。，X,“=12000。。當該變壓器作降壓

變壓器向外供電時，二次電壓。2=215丫，Z2=180A,功率因數(shù)4=0.8(電感性)。試用根

本方程式求該變壓器的/°、乙和5。

10000

解43.48

230

E2=U2+Z2I2=215Z0°+(0.02+./0.04)x180Z-36.87°=222.23Z0.93°V

百=整=43.48x222.23Z0.93=9662.56Z0.93°V

9662.56/0.93°

=0.79/102.24。A

2400+712000

??j]3()/-36X7。

I.=—-?■=(0.79Z102.24°-=4.76Z136.96%

10A43.48

5=-E+z/=—9662.56/0.93。+(40+；60)x4.76Z-136.96°=9998Z-178.65°V

5、一單相銅線變壓器，SN=20000KVA,/U2N=127/11KV,

UAN=157.5/1818A,九=50/，室溫8=15℃。在低壓側做空載試驗，測得q=UKV,

/0=45.5A,4=47