電機與拖動基礎期末考試題庫及答案

第一章緒論

1.一、填空：

2.磁通恒定的磁路稱為，破通隨時間變化的磁珞稱

為。

3.答：直流磁路，交流磁路。

4.電機和變壓器常用的鐵心材料為o

5.答：軟磁材料。

6.鐵磁材料的磁導率非鐵磁材料的磁導率。

7.答：遠大于。

8.在磁路中與電路中的電勢源作用相同的物理量是o

9.答：磁動勢。

當外加電壓大小不變而鐵心磁路中的氣隙增大時，對直流磁路，則磁

通，電感，電流；對交流磁路，則磁

通，電感，電流O

答：減小，減小，不變；不變，減小，增大。

二、選擇填空

恒壓直流鐵心磁路中，如果增大空氣氣隙。則磁通；電

感；電流；如果是恒壓交流鐵心磁路，則空氣氣隙增大時,

磁通；電感；電流。

A：增加B：減小C：基本不變

答：B,B,C,C,B,A

若硅鋼片的疊片接縫增大，則其磁阻O

A：增加B：減小C：基本不變

1.答：A

2.在電機和變壓器鐵心材料周圍的氣隙中磁場。

A：存在B：不存在C：不好確定

3.答：A

磁路計算時如果存在多個磁動勢，則對磁路可應用疊加原理。

A：線形B：非線性C：所有的

4.答：A

鐵心疊片越厚，其損耗。

A：越大B：越小C：不變

答：A

三、判斷

1.電機和變壓器常用的鐵心材料為軟磁材料。（）

2.答：對。

3.鐵磁材料的磁導率小于非鐵磁材料的磁導率。（）

4.答：錯。

5.在磁路中與電路中的電流作用相同的物理量是磁通密度。（）

6.答：對。

若硅鋼片的接縫增大，則其磁阻增加。（）

7.答：對。

8.在電機和變壓器鐵心材料周圍的氣隙中存在少量磁場。（）

9.答：對。

恒壓交流鐵心磁路，則空氣氣隙增大時磁通不變。（）

答：對。

磁通磁路計算時如果存在多個磁動勢，可應用疊加原理。（）

答：錯。

鐵心疊片越厚，其損耗越大。（）

答：對。

四、簡答

1.電機和變壓器的磁路常采用什么材料制成，這種材料有那些主要特

性？

答：電機和變壓器的磁路常采用硅鋼片制成，它的導磁率高，損耗小,

有飽和現象存在。

2.磁滯損耗和渦流損耗是什幺原因引起的？它們的大小與那些因

素有關？

3.答：磁滯損耗由于B交變時鐵磁物質磁化不可逆，磁疇之間反復摩

擦，消耗能量而產生的。它與交變頻率f成正比，與磁密幅值口的

a次方成正比?？?/p>

4.渦流損耗是由于通過鐵心的磁通巾發(fā)生變化時，在鐵心中產生感應

電勢，再由于這個感應電勢引起電流（渦流）而產生的電損耗。它

與交變頻率f的平方和□的平方成正比。口

5.什么是軟磁材料？什么是硬磁材料？

答：鐵磁材料按其磁滯回線的寬窄可分為兩大類:軟磁材料和硬磁材料。

磁滯回線較寬，即矯頑力大、剩磁也大的鐵磁材料稱為硬磁材料，也稱

為永磁材料。這類材料一經磁化就很難退磁，能長期保持磁性。常用的

硬磁材料有鐵氧體、軌鐵硼等，這些材料可用來制造永磁電機。磁滯回

線較窄，即矯頑力小、剩磁也小的鐵磁材料稱為軟磁材料。電機鐵心常

用的硅鋼片、鑄鋼、鑄鐵等都是軟磁材料。

6.磁路的磁阻如何干算？磁阻的單位是什么？

7.答：口，其中：口為材料的磁導率；1為材料的導磁長度；A為材料

的導磁面積。磁阻的單位為口。

8.說明磁路和電路的不同點。

答：1）電流通過電阻時有功率損耗，磁通通過磁阻時無功率損耗；

2）自然界中無對磁通絕緣的材料；

3）空氣也是導磁的，磁路中存在漏磁現象；

4）含有鐵磁材料的磁路幾乎都是非線性的。

6.說明直流磁路和交流磁路的不同點。

答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通隨時間交變進而會

在激磁線圈內產生感應電動勢；

2）直流磁路中無鐵心損耗，而交流磁路中有鐵心損耗;

3）交流磁路中磁飽和現象會導致電流、磁通和電動勢波形畸變。

7.基本磁化曲線與起始磁化曲線有何區(qū)別？磁路計算時用的是哪

一種磁化曲線？

答：起始磁化曲線是將一塊從未磁化過的鐵磁材料放入磁場中進行磁化,

所得的B二f（H）曲線；基本磁化曲線是對同一鐵磁材料，選擇不同的磁

場強度進行反復磁化，可得一系列大小不同的磁滯回線，再將各磁滯

回線的頂點連接所得的曲線。二者區(qū)別不大。磁路計算時用的是基本磁

化曲線。

路的基本定律有哪幾條？當鐵心磁路上有幾個磁動勢同時作用時，

磁路計算能否用疊加原理，為什么？

答：有：安培環(huán)路定律、磁路的歐姆定律、磁路的串聯定律和并聯定律；

不能，因為磁路是非線性的，存在飽和現象。

在下圖中，當給線圈外加正弦電壓ul時，線圈內為什么會感應出電

勢？當電流il增加和減小時，分別算出感應電勢的實際方向。

答：在W1中外加ul時在口用中產生交變電流il,il在

W1中產生交變磁通巾，（1）通過W2在W2中和W1中均產生感應電勢e2

和el,當il增加時Bl從b到a,e2從d到c,當il減少時el從a

到b,e2從c到d。

五、計算

下圖是兩根無限長的平行軸電線，P點與兩線在同一平面內,

當導體中通以直流電流I時，求P點的磁場強度和磁通密度的大小和rl

方向。

口解：對于線性介質，迭加原理

適用，A在P處產生磁場強度

H“=J~

2萬『

B在P出產生的磁場強度=

r2

由于□與□方向相同，如圖所示

則HP=HAP+HBP

感應強度Bp"0HP=牛(L+L)

21「r2

上圖中，當兩電線分別通以直流電流(同向)I和異向電流T

時，求每根導線單位長度上所受之電磁力，并畫出受力方向。

解：由于兩根導體內通以同樣大小的電流I,現在考慮其大小

時，它們受力是相同的。一根導體在另一根導體處產生磁感應強度B=

□(□)

所以每根導體單位長度受力f=Bl="(―^)

2乃八+r2

1.力的方向是通同向電流時相吸，通異向電流相斥。

在下圖中，如果電流口在鐵心中建立的磁通是中=DSinDt,副線圈

匝數是口口，試求副線圈內感應電勢有效值的計算公式。

0

解：副線圈中感應電勢的瞬時值

d（/）

&一也幫

=卬、。①Cosot

口感應電勢口的有效值計算公式為：

（1）有一單匝矩形線圈與一無限長導體同在一平面內，如下圖所

示。試分別求出下列條件下線圈內的感應電勢：

（2）導體內通以直流電流L線圈以速度v從左向右移動：

電流口二□SinDt,線圈不動：口

電流口=DSinDt,線圈以速度v從左向右移動。

解：（1）導體內通以電流I時離導體x遠處的磁密為

2K

所以，當線圈以速度v從左向右移動時感應電

勢大小為

e=—亞=—4\—^L.h.dx

dtdtJa+v,2辦

=-L(^L.[na+Vt+C)

dt2〃a+vt

〃+Wv(a+vt)-v(a+v/+c)

2乃a+vt-\-c(。+W)2

2兀(a+vt)(a+v/+c)

(2)當線圈不動時，電流是口二□SinDt時，

.y+c”泳加〃&

a2乃x

=/VLln￡+cSinot

27ra

所以C=一弛=一地里.In竺^oCosot

dt2"a

(3)電流口二口53口弧線圈以速度v從左向右移動時

J，+"24x

=3/絲三Sinot

2乃a+vt

所以，口=一口

=_如…n"三oCosot]

2乃a+vt+c(〃+w)2a+vt

=緲5.[―也幽—+足上匕&COS。t]

2"(a4-vt+c)(a+vt)a+vt+c

對于下圖，如果鐵心用口硅鋼片迭成，截面積口=口后，鐵

心的平均長度口=。々%,空氣隙口叫線圈的匝數為600匝，試求產

生磁通口=[□韋時所需的勵磁磁勢和勵磁電流。

f--__>————―-]

解：在鐵心迭片中的磁密為

5^=—=11/12.25=0.9(T)

根據以硅鋼片磁化曲線查出HFe=306(A/m)

在鐵心內部的磁位降FFe=HFe*IFe=306*0.4=122.4

(A)

在空氣隙處，當不考慮氣隙的邊緣效應時

B°=BFe=O9(T)

所以"①=O9=7.i5xio5(A/m)

〃()47rxi。-/

x-

故Fa-H^^=7.15x]0^x0.5x|0^=357.5(A)

則勵磁磁勢F=凡+瓜=357.5+122.4=479.9安匝

勵磁電流/=-=^-^=0.799(A)

fW600

磁路結構如下圖所示，欲在氣隙中建立口不伯的磁通，需要多大的磁

勢？

解：當在氣隙處不考慮邊緣效應時，各處的磁密

B=C=7>10]=]4(7)

S5XJ0-4

硅鋼片磁路長度/=30+80=110(mm)

D

鑄鋼磁路長度4=30+80+6()-1=169(mm)

查磁化曲線：□(A/nim)□(A/mm)

空氣之中：□(A/mm)

故：各段磁路上的磁位降口(A)

Fr=///-*//-=1.88x169=389.0(A)

F67=/767*/a=H10xl=1110(A)

則:尸=口+口+口=1110+229.9+389.0=1728.9(A)

故需要總磁勢1728.9安匝。

一鐵環(huán)的平均半徑為0.3米，鐵環(huán)的橫截面積為一直徑等于0.05米的

圓形，在鐵環(huán)上繞有線圈，當線圈中電流為5安時，在鐵心中產生的磁

通為0.003韋伯，試求線圈應有匝數。鐵環(huán)所用材料為鑄鋼。

解：鐵環(huán)中磁路平均長度口(m)

圓環(huán)的截面積S=-7rD^=—^x0.05^=1.96xi(廠3(〃?2)

44

鐵環(huán)內的磁感應強度。=,=00°3=1.528(7)

查磁化曲線得磁感應強度H=3180(A)

F=H//)=3180x1.89=6000(A)

2.故：線圈應有的匝數為W=D(匝)

設上題鐵心中的磁通減少一半，線圈匝數仍同上題中所求之值,

問此時線圈中應流過多少電流？如果線圈中的電流為4安，線圈的匝

數不變，鐵心磁通應是多少？

解：在上題中磁通減少一半時磁密口

查磁化曲線得出磁場強度為=646(A/m)

所以，口(安/匝)

故此時線圈內應流過電流/「2=需=1.02(安)

當線圈中電流為4安時磁勢b=W./=1200x4=4800(安匝)

22

設□所產生的磁通為0.0027韋，則：□(T)

查磁化曲線得磁場強度〃2=1945(A/m)

F=H?/=1945x1.89=3680(安匝)

22D

假設值小了，使□比口小了很多，現重新假設口韋，

則任冬」^=1.48(丁)

S1.96乂10-3

查磁化曲線得磁場強度〃3=271O(A/m)

F2=H2^=2710x1.89=5120(安匝)

在區(qū)/2,F2中采用插值得凡產生得磁通

fl，

r

“（l））—的IfI

°2=°2--------x（f，2-F2）x~

F?_F?2

=00029-始經*^（5120.48。。）」

5120-36802

=0.002878（韋）

設有100匝長方形線圈，如下圖所示，線圈的尺寸為a=0.1米,

b=0.2米，線圈在均勻磁場中圍繞著連接長邊中點的軸線以均勻轉速n

=1000轉/分旋轉，均勻磁場的磁通密度口。試寫出線圈中感應電勢的

時間表達式，算出感應電勢的最大值和有效值，并說明出現最大值時

故在t秒時刻線圈中的感應的電勢e=2引向加/皿

所以e=2Bci-co—Sincot

2

100x0.8x0.1x0.2xl04.9x5ml04.9/

=168SinlO4.9t（v）

感應電勢的最大值為=1683)

感應電勢的有效值E=篝=119(v)

3.出現感應電勢最大值時，線圈平面與磁力線平行。

(1)設上題中磁場為一交變磁場，交變頻率為50Hz,磁場的最大磁通

密度口,

(2)設線圈不轉動，線圈平面與磁力線垂直時，求線圈中感應電勢的

表達式；

(3)設線圈不轉動，線圈平面與磁力線成60度夾角，求線圈中感應

電勢的表達式；

設線圈以n=1000r/m的速度旋轉，且當線圈平面垂直于磁力線時磁

通達最大值，求線圈中感應電勢的表達式，說明電勢波形。

解：(1)通過線圈的磁通□

肉=0.1x0.2x0.8xSin\00/rt

=1.6xi()--Sz7?(l00m+9()°)

所以，線圈中的感應電勢

e\=-w—=-100x1.6x1x]()0萬。。5(1OOR+90°)=503Si〃l00m

dt

(2)當線圈不動，與磁力線成60度夾角時

e2=eiS加60°=503s加60°S歷100加=435S/H00R

(3)當線圈以n=1000r/m轉動時，

。3=。「5加(*27/)

=1.6x1。-2xS〃z(1(X)m4-90°)?04.9/

所以線圈中的感應電勢e產-卬在

dt

=-100xl.6x|o-2fl00乃。心(100m+9O°)S%104.9/

+5/7?(lOOR+90°)x104.9C°sl049]

=167.8Cos209.3t-335.2Cos419t(v)

(1)線圈尺寸如上圖所示，a=0.Im,b=0.2m,位于均勻恒定磁場中,

磁通密度B=0.8T。設線圈中通以10安電流，試求：

(2)當線圈平面與磁力線垂直時，線圈各邊受力多大？作用方向如

何？作用在該線圈上的轉矩多大？

當線圈平面與磁力線平行時，線圈各邊受力多大？作用方向如何？

作用在該線圈上的轉矩多大？

線圈受力后要轉動，試求線圈在不同位置時轉矩表達式。

解：(1)當線圈平面與磁力線垂直時，線圈兩條長邊所受之

力(每邊受力)

=0.8x0.2x10=l.6(A^)

兩條短邊所受之力為==0.8x0.1x10=0.8[N)

此時，各邊作用力或同時指向框外或同時指向

框內，線圈受力不產生轉矩。

(2)當線圈平面與磁力線平行時，線圈中只有短邊受力，其

大小仍為0.8(N),

故其產生的轉矩為M=九xb=0.8x0.2=0.16(N.m)

此時轉矩最大，方向是繞軸轉動。

(3)在不同位置時，如果取線圈與磁場等位面的夾角為

。，則：在。角處仍僅有短邊受力才能產生力矩。

短邊受力九=().8(N)

所以，在@處線圈所受之力矩口

=0.8*0.2*Sin0

=0.16Sine(N?n)

（1）一鐵心電抗器如圖所示，線圈套在開口環(huán)形鐵心上，線圈匝數W,

鐵內磁路長1,截面積A,開口寬度3,試求：

（2）電抗器的電感

（3）當電流為i=安時的

L1］電抗器的磁能和容量；

［2］電抗器的等效電路；

［3］二極間的吸力。

解：（1）設磁路中磁通為4）,則鐵（相對磁導率為

□）中磁強

Hr"?——

A〃（）?七

空氣中不考慮邊緣效應時〃（）=幺?工

故：產生d）所要磁勢口

所以：口

則所需的激磁電流/=5二工?生也

WWA“0”，

故：電抗器的電感口

（2）電抗器的電抗x=2.L=24"”a卬?

1+而「

2

故電抗器的磁能和容量為。=*2=2乃〃2華也2

如銅耗電阻為r,鐵耗電阻為口,

則等效電路如右圖所示，口

其阻抗為Z"

兩極間氣隙（相距為x）中的磁場能量為

故兩極間的吸引力f為

1(A〃0勺曲)2=4.()4r?+92

2A〃()/+〃/2(/+〃/)2"

第二章變壓器

1.一、填空：

一臺單相變壓器額定電壓為380V/220V,額定頻率為50HZ,如果誤將

低壓側接到380V上，則此時口，口，口，口。

（增加，減少或不變）

答：□增大，口增大，口減小，口增大。

2.一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器接亍60Hz,電壓為此變壓器的

6/5倍額定電壓的電網上運行，此時變壓器磁路飽和程度，

勵磁電流，勵磁電抗，漏電抗。

答：飽和程度不變，勵磁電流不變，勵磁電抗增大，漏電抗增大。

3.三相變壓器理想并聯運行的條件是（1）,（2）

(3)

答：（1）空載時并聯的變壓器之間無環(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。

4.如將變壓器誤接到等電壓的直流電源上時，由于E二，

U二,空載電流將，空載損耗將。

5.答：E近似等于U,U等于IR,空載電流很大，空載損耗很大。

6.變壓器空載運行時功率因數很低，其原因為。

7.答：激磁回路的無功損耗比有功損耗大很多，空載時主要由激磁

回路消耗功率。

8.一臺變壓器，原設計的頻率為50Hz,現將它接到60Hz的電網上運

行，額定電壓不變，勵磁電流將，鐵耗將。

9.答：減小，減小。

10.變壓器的副端是通過對原端進行作用的。

11.答：磁動勢平衡和電磁感應作用。

12.引起變壓器電壓變化率變化的原因是o

13.答：負載電流的變化。

14.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。

15.答：增大很多倍，燒毀。

16.聯接組號不同的變壓器不能并聯運行，是因為。

答：若連接，將在變壓器之間構成的回路中引起極大的環(huán)流，把變壓器

燒毀。

17.三相變壓器組不宜采用Y,y聯接組，主要是為了避免。

18.答：電壓波形畸變。

19.變壓器副邊的額定電壓指o

20.答：原邊為額定電壓時副邊的空載電壓。

21.為使電壓波形不發(fā)生畸變，三相變壓器應使一側繞組o

22.答：采用d接。

23.通過和實驗可求取變壓器的參數。

24.答：空載和短路。

25.變壓器的結構參數包括，，，，。

答：激磁電阻，激磁電抗，繞組電阻，漏電抗，變比。

26.在采用標幺制計算時，額定值的標幺值為o

答：1。

27.既和原邊繞組交鏈又和副邊繞組交鏈的磁通為，僅和

一側繞組交鏈的磁通為。

28.答：主磁通，漏磁通。

29.變壓器的一次和二次繞組中有一部分是公共繞組的變壓器是—o

30.答：自耦變壓器。

31.并聯運行的變壓器應滿足(1),(2),(3)的要

求。

答：（1）各變壓器的額定電壓與電壓比應用等；（2）各變壓器的聯結

組號應相同；（3）各變壓器的短路阻抗的標幺值要相等，阻抗角要相同。

變壓器運行時基本銅耗可視為，基本鐵耗可視為。

答：可變損耗，不變損耗。

二、選擇填空

三相電力變壓器帶電阻電感性負載運行時，負載電流相同的條件

下，口越高，則3

A：副邊電壓變化率Au越大，效率n越高，

B：副邊電壓變化率Au越大，效率「越低，

C：副邊電壓變化率Au越大，效率n越低，

1.D：副邊電壓變化率Au越小，效率n越高。

2.答：D

一臺三相電力變壓器口二560!6么，□=10000/400（v）,D,y接法，負載

時忽略勵磁電流，低壓邊相電流為808.3A時，則高壓邊的相電

流為。

3.A：808.3A,B：56A,C：18.67A,D：32.33AO

4.答：C

一臺變比為k=l0的變壓器，從低壓側作空載實驗，求得副邊的勵磁

阻抗標幺值為16,那末原邊的勵磁阻抗標幺值是。

5.A：16,B：1600,C：0.16o

6.答：A

變壓器的其它條件不變，外加電壓增加10%,則原邊漏抗口，副邊

漏抗口和勵磁電抗□將。

A：不變，B：增加10%,C：減少10%。（分析時假

設磁路不飽和）

5.答：A

6.相電力變壓器磁勢平衡方程為—o

A：原，副邊磁勢的代數和等于合成磁勢

B：原，副邊磁勢的時間向量和等于合成磁勢

C：原，副邊磁勢算術差等于合成磁勢

7.答：B

壓與頻率都增加5%時，穿過鐵芯線圈的主磁通。

A增加B減少C基本不變

8.答：C

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；A

9.三相變壓器二次側的額定電壓是指原邊加額定電壓時二次側的

電壓。

A空載線B空載相C額定負載時的線

10.答：A

單相變壓器通入正弦激磁電流，二次側的空載電壓波形為

A正弦波B尖頂波C平頂波

11.答：A

變壓器的其它條件不變，若原副邊的匝數同時減少10%,則口，口及

口的大小將。

A：口和口同時減少10,口增大

B：□和□同時減少到0.81倍，□減少

C：口和口同時減少到0.81倍，口增加

D：□和口同時減少10%,口減少

12.答：B

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；F：嚴重發(fā)熱有燒壞危險

答：C,F

聯接組號不同的變壓器不能并聯運行，是因為O

A：電壓變化率太大；B：空載環(huán)流太大；

C：負載時激磁電流太大；D：不同聯接組號的變壓器變比不同。

13.答：B

三相變壓器組不宜采用Y,y聯接組，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；

14.C：損耗增大;D：有效材料的消耗增大。

15.答：B

變壓器原邊匝數增加5%,副邊匝數下降5悅激磁電抗將

A：不變B：增加約10%C：減小約10%

16.答：B

17.三相變壓器的變比是指-----之比。

A：原副邊相電勢B：原副邊線電勢C：原副邊線電壓

18.答：A

磁通巾，電勢e正方向如圖，晅匝線圈感應的電勢e為

A：d6/dtB：Wld①/dtC：-Wld①/dt

19.答：C

變壓器鐵耗與銅耗相等時效率最大，設計電力變壓器時應使鐵耗

銅耗。

A：大于B：小于C：等于

20.答：A

兩臺變壓器并聯運行時，其負荷與短路阻抗分配。

A：大小成反比B：標么值成反比C：標么值成正比

21.答：B

將50Hz的變壓器接到60Hz電源上時，如外加電壓不變，則變壓器

的鐵耗;空載電流;接電感性負載設計，額定電壓變化

率。

A變大B變小

22.答：B,B,A

當一臺變壓器的原邊匝數比設計少10%（副邊匝數正常）則下列各值

的變化為：磁通；口;口;口;U20

10O

A：變大B：變小C：不變

答：A,B,C,B,A,A

一臺Y/n-12和一臺Y/口-8的三相變壓器，變比相等，能否經過

改接后作并聯運行。

A.能B.不能C.不一定D.不改接也能

23.答：A

一臺50Hz的變壓器接到60Hz的電網上，外時電壓的大小不變，激

磁電流將。

A,增加B,減小C,不變.

24.答：B

變壓器負載呈容性，負載增加時，副邊電壓。

A,呈上升趨勢;B,不變,C,可能上升或下降

25.答：C

單相變壓器鐵心疊片接縫增大，其他條件不變，則空載電

流。

26.A,增大；B,減?。籆,不變。

27.答：A

一臺單相變壓器額定電壓為220/110VoY/y-12接法，在高壓側作短路

實驗，測得的短路阻抗標幺值為0.06,若在低壓側作短路實驗，測

得短路阻抗標幺值為。

A：0.06,B：0.03,C：0.12,D：0.24。

答：A

三、判斷

1.變壓器負載運行時副邊電壓變化率隨著負載電流增加而增加。（）

2.答：對

電源電壓和頻率不變時，制成的變壓器的主磁通基本為常數，因此負

載和空載時感應電勢□為常數。（）

3.答：錯

變壓器空載運行時，電源輸入的功率只是無功功率。（）

4.答：錯

變壓器頻率增加，激磁電抗增加，漏電抗不變。（）

5.答：錯

變壓器負載運行時，原邊和副邊電流標幺值相等。（）

6.答：錯

變壓器空載運行時原邊加額定電壓，由于繞組電阻rl很小，因此電流

很大。（）

7.答：錯

8.變壓器空載和負載時的損耗是一樣的。（）

9.答：錯

10.變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。（）

11.答：錯

只要使變壓器的一、二次繞組匝數不同，就可達到變壓的目的。（）

12.答：對

不管變壓器飽和與否，其參數都是保持不變的。（）

13.答：錯

一臺Y/口-12和一臺Y/口-8的三相變壓器，變比相等，能經過改接后

作并聯運行。（）

14.答：對

一臺50HZ的變壓器接到60UZ的電網上，外時電壓的大小不變，激磁

電流將減小。（）

15.答：對

變壓器負載成容性，負載增加時，副邊電壓將降低。（）

16.答:錯

變壓器原邊每匝數增加5%,副邊匝數下降5%,激磁電抗將不變。

()

17.答：錯

聯接組號不同的變壓器不能并聯運行，是因為電壓變化率太大。

()

答：錯

四、簡答

從物理意義上說明變壓器為什么能變壓，而不能變頻率？

1.答：變壓器原副繞組套在同一個鐵芯上，原邊接上電源后，流過激

磁電流im,產生勵磁磁動勢fm,在鐵芯中產生交變主磁通其

頻率與電源電壓的頻率相同，根據電磁感應定律，原副邊因交鏈該

磁通而分別產生同頻率的感應電動勢el和e2,且有□□、口顯然,

由于原副邊匝數不等，即N1WN2,原副邊的感應電動勢也就不等,

即el^e2,而繞組的電壓近似等于繞組電動勢，即U1-E1.U2心E2,

故原副邊電壓不等，即U1HU2,但頻率相等。

試從物理意義上分析，若減少變壓器一次側線圈匝數(二次線圈匝

數不變)二次線圈的電壓將如何變化？

答：由口、口可知匚1,所以變壓器原、副兩邊每匝感應電動勢相等。

又U1(E1,U2^E2,因此口，當U1不變時，若N1減少，則每匝電壓

□增大，所以口將增大?；蛘吒鶕?，若N1減小，則□增大，又口,

故U2增大。

變壓器鐵芯的作用是什么，為什么它要月0.35mm厚、表面涂有絕緣

漆的硅鋼片迭成？

答：變壓器的鐵心構成變壓器的磁路，同時又起著器身的骨架作用。

為了減少鐵心損耗，采用0.35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。

變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么？

答：鐵心：構成變壓器的磁路，同時又起著器身的骨架作用。

繞組：構成變壓器的電路，它是變壓器輸入和輸出電能的電氣

回路。

分接開關：變壓器為了調壓而在高壓繞組引出分接頭，分接開

關用以切換分接頭，從而實現變壓器調壓。

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。

2.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，使

帶電的繞組引線與接地的油箱絕緣。

3.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)定加到一次側的電壓，二次

額定電壓U2N是指變壓器一次側加額定電壓，二次側空載時的端電壓。

為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它們之間有哪些主

要區(qū)別？并指出空載和負載時激勵各磁通的磁動勢？

答：由于磁通所經路徑不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分別

考慮它們各自的特性，從而把非線性問題和線性問題分別予以處理

區(qū)別：1.在路徑上，主磁通經過鐵心磁路閉合，而漏磁通

經過非鐵磁性物質磁路閉合。

2.在數量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁

通卻不足l%o

3.在性質上，主磁通磁路飽和，@ni與im呈非線性關

系，而漏磁通磁路不飽和，61。與il呈線性關系。

4.4.在作用上，主磁通在二次繞組感應電動勢，接上負載就有

電能輸出，起傳遞能量的媒介作用，而漏磁通僅在

本繞組感應電動勢，只起了漏抗壓降的作用?？蛰d時，有主磁通口

和一次繞組漏磁通口，它們均由一次側磁動勢口激勵。

負載時有主磁通口，一次繞組漏磁通口，二次繞組漏磁通口。主磁

通口由一次繞組和二次繞組的合成磁動勢即口激勵，一次繞組漏磁通

□由一次繞組磁動勢口激勵，二次繞組漏磁通口由二次繞組磁動勢口

激勵。

變壓器的空載電流的性質和作用如何？它與哪些因素有關？

答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵磁，即產生主磁

通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功性質，稱

為空載電流的無功分量.后者屬有功性質，稱為空載電流的有功分量。

性質：由于變壓器空載電流的無功分量總是遠遠大于有功分量，

故空載電流屬感性無功性質，它使電網的功率因數降低，輸送有功功

率減小。

5.大?。河纱怕窔W姆定律口，和磁化曲線可知，10的大小與主磁通”

m,繞組匝數N及磁路磁阻口有關。就變壓器來說，根據口，可知,

□,因此，口由電源電壓U1的大小和頻率f以及繞組匝數N1來決

定。

6.根據磁阻表達式□可知，口與磁路結構尺寸口，口有關，還與導磁

材料的磁導率口有關。變壓器鐵芯是鐵磁材料，口隨磁路飽和程度

的增加而減小，因此口隨磁路飽和程度的增加而增大。

綜上，變壓器空載電流的大小與電源電壓的大小和頻率，繞組匝

數，鐵心尺寸及磁路的飽和程度有關。

變壓器空載運行時，是否要從電網取得功率？這些功率屬于什

么性質？起什么作用？為什么小負荷月戶使用大容量變壓器無論

對電網和用戶均不利？

答：要從電網取得功率，有功功率供給變壓器本身功率損耗，即

鐵心損耗和繞組銅耗，它轉化成熱能散發(fā)到周圍介質中；無功功率為主

磁場和漏磁場儲能。小負荷用戶使用大容量變壓器時，在經濟技術兩方

面都不合理。對電網來說，由于變壓器容量大，勵磁電流較大，而負荷

小，電流負載分量小，使電網功率因數降低，輸送有功功率能力下降，

對用戶來說，投資增大，空載損耗也較大，變壓器效率低。

為了得到正弦形的感應電動勢，當鐵芯飽和和不飽和時，空載電

流各呈什么波形，為什么？

答：鐵心不飽和時，空載電流、電動勢和主磁通均成正比，若想得

到正弦波電動勢,空載電流應為正弦波；鐵心飽和時，空載電流與主磁

通成非線性關系（見磁化曲線），電動勢和主磁通成正比關系，若想得

到正弦波電動勢，空載電流應為尖頂波。

7.試述變壓器激磁可抗和漏抗的物理意義。它們分別對應什么磁通,

對已制成的變壓器，它們是否是常數？

8.答：激磁電抗是表征鐵心磁化性能和鐵心損耗的一個綜合參數；漏

電抗是表征繞組漏磁效應的一個參數。

激磁電抗對應于主磁通，漏電抗對應于漏磁通，對于制成的變壓

器，勵磁電抗不是常數，它隨磁路的飽和程度而變化，漏電抗在

頻率一定時是常數。

變壓器空載運行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻rl很小，為

什么空載電流10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E1,根據電動勢方程：

□可知,盡管U很小，但由于助磁阻抗Z］很大,所以□不大.如果接直流電琳,由于燧通恒定不變.境統(tǒng)中不感應電動勢.即ZL

□,因此電壓全部降在電陋上,即有口.因為□很小,所以電流很大。

變壓器在制造時，一次側線圈匝數較原設計時少，試分析對變壓

器鐵心飽和程度、激磁電流、激磁電抗、鐵損、變比等有何影響？

答：根據□可知，口，因此，一次繞組電數減少，主磁通口將增加,

磁密口，因口不變，口將隨口的增加而增加，鐵心飽和程度增加，磁導

率口下降。因為磁阻口，所以磁阻增大。根據磁路歐姆定律口，當線圈

匝數減少時，勵磁電流增大。又由于鐵心損耗口，所以鐵心損耗增加。

勵磁阻抗減小，原因如下：電感口，激磁電抗口，因為磁阻口增大，

匝數口減少，所以激磁電抗減小。設減少匝數前后匝數分別為口、口，

磁通分別為口、口，磁密分別為口、口，電流分別為口、口，磁阻分別

為口、口，鐵心損耗分別為口、口。根據以上討論再設口，同理，口，口，

□,

于是口。又由于口，且口（口是勵磁電阻，不是磁阻口），所以

□,即口，于是，口，因口，口，故口，顯然，勵磁電阻減小。勵磁

阻抗口，它將隨著口和□的減小而減小。

變比將減小。

如將銘牌為60Hz的變壓器，接到50Hz的電網上運行，試分析對主磁

通、激磁電流、鐵損、漏抗及電壓變化率有何影響？

答：根據□可知，電源電壓不變，□從60Hz降低到50Hz后，頻率口下

降到原來的（1/1.2）,主磁通將增大到原來的1.2倍，磁密門也

將增大到原來的L2倍，磁路飽和程度增加，磁導率口降低，

磁阻口增大。于是，根據磁路歐姆定律口可知，產生該磁通的激

磁電流口必將增大。

再由外,8或/3討論鐵損耗的變化情況。

60Hz時，□

50Hz時,□

因為，口，所以鐵損耗增加了。

漏電抗口，因為頻率下降，所以原邊漏電抗口，副邊漏電抗口減

小。又由電壓變化率表達式

□可知,電壓變化率口將琉□.□的減小而成小。

變壓器負載時，一、二次線圈中各有哪些電動勢或電壓降，它們產

生的原因是什么？寫出它們的表達式，并寫出電動勢平衡方程？

答：一次繞組有主電動勢口，漏感電動勢口，一次繞組電阻壓降

口，主電動勢口由主磁通口交變產生，漏感電動勢口由一次繞組漏磁

通口交變產生。一次繞組電動勢平衡方程為口；二次繞組有主電動勢

□,漏感電動勢口，二次繞組電阻壓降口，主電動勢口由主磁通口交

變產生，漏感電動勢□由二次繞組漏磁通口交變產生，二次繞組電動勢

平衡方程為口。

9.變壓器鐵心中的磁動勢，在空載和負載時比較，有哪些不同？

10.答：空載時的勵磁磁動勢只有一次側磁動勢口，負載時的勵磁磁動

勢是一次側和二次側的合成磁動勢，即口，也就是口。

11.試說明磁勢平衡的概念及其在分析變壓器中的作用。

12.答：磁勢平衡就是在變壓器中，當副邊有電流產生時，口使得整個

磁勢減小口，那么原邊就要增加口，試口，這就是磁勢平衡。在分

析變壓器中，可據此從一個已知電流求出另一個電流，并知其電磁

本質。

為什么可以把變壓器的空載損耗近似看成是鐵耗，而把短路損耗

看成是銅耗？變壓器實際負載時實際的鐵耗和銅耗與空載損耗和短

路損耗有無區(qū)別？為什么？

答：因為空載時電流很小，在空載損耗中鐵耗占絕大多數，所以空

載損耗近似看成鐵耗。而短路時，短路電壓很低，因而磁通很小，鐵

耗也很小，短路損耗中銅耗占絕大多數，所以近似把短路損耗看成銅

耗。實際負載時鐵耗和銅耗與空載時的鐵耗和銅耗有差別，因為后一

個是包含有其它損耗，

13.變壓器的其它條件不變，僅將原、副邊線圈匝數變化口10%,試問

對口和口的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化口10%,其影響

怎樣？如果僅將頻率變化口10%,其影響又怎樣？

14.答：因為口，匚1,所以當原、副邊匝數變化□_!()%時，□變化

口20%。由于N變化口10%,而U不變，使□變化口10%。又因為

口，磁通口變化口10%時□由于飽和影響，口變化口!<%,所以□的

變化大于口20%。

15.將外施電壓變化口10%時，口也將變化口10%,使口不變，口的變

化大于口10%。這是因為口變化口10%,由于磁路飽和影響，口變

化大于口10%。

如果將頻率變化口10%，口，所以口變化口10%,而f變化口10%,

則因為U不變，使□變化口10%。同樣使□的變化大于口10%。

變壓器空載時，一方加額定電壓，雖然線圈(銅耗)電阻很小，電

流仍然很小，為什么？

答：因為一方加壓后在線圈中的電流產生磁場，使線圈有很大的自

感電勢（接近額定電;E,比額定電壓?。噪m然線圈電阻很小，電

流仍然很小。

一臺口的單相變壓器，如接在直流電源上，其電壓大小和銘牌電

壓一樣，試問此時會出現什么現象？副邊開路或短路對原邊電流的

大小有無影響？（均考慮暫態(tài)過程）

答：因是直流電，變壓器無自感和感應電勢，所以加壓后壓降全由

電阻產生，因而電流很大，為口。如副邊開路或短路，對原邊電流均無

影響，因為□不變。

（1）變壓器的額定電壓為220/110V,若不慎將低壓方誤接到

220V電源上，試問激磁電流將會發(fā)生什么變化？變壓器

將會出現什么現象？

（2）答：誤接后由口知，磁通增加近一倍，使激磁電流增加很

多（飽和時大于一倍）。此時變壓器處于過飽和狀態(tài)，副邊

電壓440V左右，繞組銅耗增加很多，使效率降低、過熱,

絕緣可能被擊穿等現象發(fā)生。

（3）一臺Y/口連接的三相變壓器，原邊加對稱正弦額定電壓,

作空載運行，試分析：

（4）原邊電流、副邊相電流和線電流中有無三次諧波成分？

主磁通及原副邊相電勢中有無三次諧波成分？原方相電壓及

副方相電壓和線電壓中有無三次諧波成分？

答：（1）由于原方Y接，三次諧波電流無通路。所以原邊電流沒

有三次諧波成分。副邊三角形接，相電流中有三次諧波成分，而線電

流中沒有三次諧波成分。

（2）主磁通中有三次諧波，原副方相電勢中也有三次諧波成分。

原方的相電壓中有三次諧波成分，副邊相電壓及原副方線電壓中均無

三次諧波成分。

變壓器有載運行時，變比是否改變？

答：變壓器的變比口，不論空載還是有載，其匝數比是不會改變的。

16.□不過在測量變壓比時，應在空載時測出原、副邊電壓口和口。計

算出來的口值更冷確。

有載時歷測副邊電壓口較口相差較大，口值就不準確。

變壓器的有功功率及無功功率的轉換與功率因數有何關系？

答；變壓器的額定容量一定時，視在功率口一定，功率因數口由負

載而定。當口較低時，變壓器輸出的有功功率小，無功功率大，當負載

的功率因數高，例如全部帶照明負載，則口，變壓器輸出的全部是有

功功率。

勵磁電抗口的物理意義如何？我們希望變壓器的口是大還是小

好？若用空氣心而不用鐵心，則口是增加還是降低？如果一次繞組

匝數增加5%,而其余不變，則□將如何變化？如果一次、二次繞組

匝數各增加5%,則口將如何變化？如果鐵心截面積增大5%,而其

余不變，則口將大致如何變化？如果鐵心疊裝時，硅鋼片接縫間存在

著較大的氣隙，則對口有何影響？

答：激磁電抗是表征鐵心磁化性能和鐵心損耗的一個綜合參數

□大好；用空氣心，口下降。N1增加5%,□降低，則口增加，口;

若Nl,N2各增加5%,口仍然同上，增加；鐵心面積增加5%,則口增

加5%(大致)，所以口約增加5%,疊裝時硅鋼片接縫間存在著較大

□,則口降低。

有三臺單相變壓器，一、二次側額定電壓均為220/380V,現將它們

聯結成Y,dll三相變壓器組(單相變壓器的低壓繞組聯結成星形，高

壓繞組接成三角形)，若對一次側分別外施380V和220V的三相電壓,

試問兩種情況下空載電流10、勵磁電抗口和漏抗口與單相變壓器比較有

什么不同？

答：三相變壓器，Y,dll

(1)一次側加380V,□V,

每臺單相變壓器的Ul=220V,與原來的空載運行一樣。

所以I。、X”與Xg均不變。

(2)一次側加220V,則口V

即每臺單相變壓器的一次側所加電壓為127V<220V,所以此時

的10降低，口增加，口不變。

五、計算

將一臺1000匝的鐵心線圈接到UOV,50Hz的交流電源上，由

安培表的讀數得知口，口，把鐵心抽去后電流和功率為100A和10尚。

假設不計漏磁，試求：(1)兩種情況下的參數;

(2)磁化電流和鐵耗電流;

(3)兩種情況下的相同最大值。

解：(1)有鐵心時：□

2導卷

2

x?,=Jz；「丈=,2202-40=195.96Q

取出鐵心后:

Z“A小」Q

3?4

兒。==g2T2=0.458Q

(2)有鐵心時磁化電流

X,”=0.5x19596=0.4454/1

Z.,220

鐵耗電流

R40

j=0.5x——=0.09M

4〃220

當鐵心取出后電流的有功分量

，R|