第一章变压器的结构与工作原理试题及答案.docx

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第一章变压器的结构与工作原理试题及答案

第一章变压器的结构与工作原理

一、填空：

（每空1分）

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①m,Io,pF。

。

（增加，减少或不变）

答：

①m增大，I0增大，pFe增大。

2.★一台额定频率为60HZ的电力变压器接于50HZ电压为此变压器的5/6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，励磁电抗减小，漏电抗减小。

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：

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，烧毁。

二、选择填空（每题1分）

1.三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

2.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

3.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

4.三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

5.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

6.★★变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10%,则Xi,X2及Xm的大

小将。

A:

Xi和X2同时减少10,Xm增大

B:

Xi和X2同时减少到0.81倍，Xm减少

C:

Xi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

7.★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

8.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:

不同联接组号的变压器变比不同。

答：

B

9.★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免

A:

线电势波形放生畸变；B:

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

10.★变压器原边每匝数增加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

11.三相变压器的变化是指之比。

A:

原副边相电势B:

原副边线电势C:

原副边线电压

答：

A

12.磁通©，电势e正方向如图，Wi匝线圈感应的电势e为

A:

d①/dtB：

Wid①/dtC:

-Wid①/dt

答：

C

13.★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

14.★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

15.★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

16.

★★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：

17.

答：

B

19.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

20.★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

21.一台单相变压器额定电压为220/110V。

丫/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（每题1分）

1.

答:

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。

（）

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，因此负载时空载时感应

电势E1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.

★变压器空载运仃时原边加额疋电压，由于绕组电阻r1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

四、简答（每题3分）

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I。

，产生

励磁磁动势F。

，在铁芯中产生交变主磁通e0,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e!

和e2,且有

e,h-N,■-、e2=「N20显然，由于原副边匝数不等，即Ni*N2,原副边的感

dtdt

应电动势也就不等，即印工e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即E,、U2疋E2,故

原副边电压不等，即Ui*U2,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？

d©d©ee

答：

由e,--N1、e^--N2可知，所以变压器原、副两边每

dtdtN1N2

匝感应电动势相等。

又E1,U2~E2,因此匕肚归当U1不变时，若N1减少，则每

n1n2

U1U2工

匝电压——增大，所以U2=N2——将增大。

或者根据U1、E1=4.44fN1「m，若N1减

N1N1

小，则；:

第增大，又U2=4.44fN2：

」m，故U2增大。

3.变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、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Uin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。

五、计算（每题5分）

电压为14.189伏，副方额定电流|2n=183.3A。

试求

（1）原副方线圈匝数；

（2）原线圈电流及额定容量；

（3）变压器运行在额定容量且功率因数为COS2=1、0.9（超前）和0.85（滞后）三种情况下的负载功率。

10

副方

解：

（1）原方u1N.5.7735kV

u2N=3.15kV

所以

U1N®

W1407T

14.189

U2N®

W2222T

14.189

（2）额定容量

Sn=3u2NI2N

SN3.15183.3=1000KVA

，-Sn_1000_5774A

I1N5/./4A

V3U1nJ3"0

所以当Cos2=1时

P2=1000W

当Cos2=0.9时

P2=1000X0.9=900w

当Cos2=0.85时

P2二1000X0.85=850w

2.★一台3KVA,230/115伏单相变压器，原线圈电阻ri=03」，副线圈电阻门二0.05「,

原线圈漏抗X1；「=0.81，副线圈漏抗X2;：

.-=0.1「，铁耗PFe=45w，额定负载时铜耗

Z1N二山-17.634'.1

I1N

=4.408门

_U2N

Z2N-

I2N

=5.524%

（2）供给负载3.04kw时，如不考虑电流对:

u的影响时,

：

u'=rkCos：

2XkSin：

2

=0.028X0.95+0.0681XJ1-0.952

=4.78%

此时端电压

U'=U2n（1—u）=115（1—0.0478）=109.5V

此时负载电流|2二竺二^3040=27.76A

U2109.5

这个电流对电压变化率的影响为

u=I2'u

所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率

A27.76

u4.78%=5.09%

26.087

端电压

U2=115（1-0.0509）=109.17V

负载电流

在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗为

实验名称

电压（伏）

电流（安）

功率（W）

电源加在

』、》-+4、空载

480

5.2

245

低压边

3.★一台单相变压器50KVA、7200/480V、60Hz。

其空载和短路实验数据如下

短路

157

7

615

高压边

试求：

（1）短路参数及其标么值；

（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；

rk:

Z1N

=0.0121

（3）额定负载电流、功率因数Cos「2=0.9滞后时的电压变化率、副边电压及

效率。

（注：

电压变化率按近似公式计算）

解：

11NSN=6.944A

U1N

皿二电=104.1A7

U2N

（1）短路参数

_Uk157cc

Zk22.42-

Ik7

i二Pk=615=12.55'?

I2k49

Xk=、Zk-rk=18.58」

其阻抗基值

U1N7200“CCcrC

Z1N1036.87'.1

I1N6.944

（2）空载时铁耗

满载铜耗

pFe：

Po二245w

69442

=（）615=605.2w

所以

ZlZ=0.0216

Z1N

rk

⑶额定负载电流时I2=12N=104.167A

根据电压变化率近似公式

=「kCos：

2XkSin：

2得

：

u=0.01210.90.0179.1一0.81=1.87%

此时副方电压U2二U2N（1-1.87%）=471.02V

所以P2=u2|2nCos「2=471104.1670.9=44158.64w

P1二P2P0PkN=44158.64245605.2=45008.64w

P2

i上100%=98.11%

P1

4.★一台单相变压器，50kVA，7200/480V，60Hz。

其空载和短路实验数据如下:

实验名称

电压（V）

电流（A）

功率（w）

电源加在边

空载

480

5.2

245

低压边

短路

157

7

615

高压边

试求：

（1）短路参数zk，rk，Xk及其相对值;

（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；（3）额定负载电流，功率因数Cos「=0.9（滞后）

2

时的电压变化率，二次侧电压及效率。

（注：

电压变化率用近似公式计算）

解:

（1）

Sn=50kVA

I1N=Sn/U1n=6.94A

Z1N=U1N/I1N=1037.46Q

短路实验时，

1K=7A=|n

Zk=Us/Ik=157/7=22.43Q

Zs巾022

rs=615=12.55"

rs|S49

rs=0.012

22

Xs二：

Zs-「s=18.59门

Xs=0.018

⑵铁耗：

PFe=P°|=245W

Un

铜耗：

Pcu=PkNI'615W

IS=|N

⑶

心「（RsCos「2Xssin「2）

=0.0120.90.0180.44=0.019

U2二u2N（1-u）二480（1-0.019）=470.9V

载损耗P0=6.6kw，短路损耗Pk=21.2kw，求

6.

★★一台三相变压器的铭牌数据如下，Sn=750KVA,5n/U2n=10000/400V,Y,ynO

联结。

低压边空载实验数据为：

U2o=400V,I20=60A,P0=3800w。

高压边短路实验

数据为：

Uik=440V,Iik=43.3A,Pk=10900w，室温20°C，试求：

（1）变压器的参数，并画出等值电路；

（2）当：

a）额定负载COS」=0.8,

2

（2）COS（-：

:

）=0.8时，计算电压变化率「山％、二次侧电压U2及效率。

2

解：

1—Sn—750_433A

I1^3U1^310一.A

U—10000/丄133如Z|皿43.3

1、空载实验:

低压方：

Z=U2-=400/3=3.85-

Z0|20「60

P03800ccs

R0Rm°35

3I2^3汉602

Xm=239.80

X。

Xm「Z：

R43.83」

由短路实验：

200C时；

zU1^=440/，3=5.87，.1

ZS|1一43.3

Pk10900c

RSk厂1.94"

3圧申3汉43.32

Rs=0.0145

1

=寸Rs

1x^x^=2x^2-771

2、

Cos2-0.8（滞后）且：

=1

-u=-（RsCos:

2XsSin「2）二0.01450.80.04150.6二0.0365

U2二U2N（1-厶u）=4000.9635=385.4V

=1

2

PPkN^P。

_-2

:

SnC°S「2一PkNP0

109003800

7500000.8109003800一97.6%

当Cos®2=0.8（超前）时:

u=2（RSCos:

2-XsSin2）=-0.0133

U2二u2N（1一u）=4001.0133=405.32V

=1

PSn

_2

PkN貝97.6%

PkNP0

19.★★有一台变压器容量Sn=5600kVA,5n/U2n=6.3/3.3kV,Y,yn0,Uk=10.5%,

铁耗PFe=25.5kw，铜耗Pm=62.5kw，今改为自耦变压器5n/U2n=9.9/3.3kV，求：

1、改为自耦变压器后的容量Sn自与原来双绕组时的容量Sn双之比（其中电磁容量、

传导容量各为多少？

）

2、改为自耦变压器后，在额定电压时，稳定短路电流1心自为额定电流In的多少倍？

与原双绕组时的稳定短路电流比1心自/IKn双；

Cos''=0.8落后时效率比未改前提高多少?

解：

普通变压器：

Sn=5600=513.2A

I3U1n36.3

I2n=R=厂=986.6A

3U2N33.3

3、改为自耦变压器后，在额定负载

Z1N

=7.09门

仝39.6513.2=4926.72、.3KVA=8533KVA

电磁容量：

5600KVA;传递容量：

2933KVA一、*uS1….，亠

自耦：

ZZS=ZsZ1N=0.1057.09=0.069

ZSaZ1NaUg：

10・8

I1aN：

•:

屮11,c

ISa14.49

ISaZSa°.069

Is=Is]1n=9.524513.2

ISa=ISa]1aN二14.49513-2

D=14.49=1.52倍

IS9.524

3、普通：

v_1PFePcu

^SnCos®2+PFe+Pcu

25.5+62.5

-198.07%

56000.825.562.5

自耦：

=125.562.598.7%

a85330.825.562.5

〉=98.7%-9807%=0.63%

2、普通：

短路电抗Is一贡皿24倍

23.★★有一台180kVA的铝线变压器，5n/U2N=10000/400V,50Hz，连接方式为

2

Y，yn，铁心截面积A=e-160cm，取铁心最大磁密Bm=1.45T，试求：

（1）一、二次绕组的匝数；

（2）按电力变压器标准要求，二次侧电压应能在额定上、下调节一5%，希望在高压绕组边抽头以调节抵压绕组边的电压，试问如何抽头？

解:

（1）先由Bm=1.45T算出：

•：

5，即:

GmrBm^e=1.4516010仁2.3210-Wb

=1121匝

W_U1N_10000

1、34.44护:

窃.34.44502.3210,

kU1N1000025

U2N400

旦二竺=45匝

k25

（2）高压绕组抽头匝数

设高压绕组抽头匝数为W,',因为

W1'_5n

W?

U2N1二5%

k

1-5%

所以

W1'

kW,

1-5%

W

1-5%

1068/1180匝

1-5%