第一章变压器的结构与工作原理试题及答案.docx

1、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50H Z,如果误将低压侧接到380V上，则此时 m , Io , pF。 。（增加，减少或不变）答：m增大，I 0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

2、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

3、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：B2.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：C3.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；A4.三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

4、载时的线答：A5.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：A6.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：B7.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,

5、 F8.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：B9.三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：B10.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：B11.三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：A12.磁通，电势e正方向如图， Wi匝线圈感应的电势 e为 A : d

6、/dt B： Wid/dt C: -Wid/dt答：C13.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：A14.两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：B15.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, A16.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：B19.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

7、变， C,可能上升或下降答：C20.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：A21.一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

8、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

9、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 =N2 0显然，由于原副边匝数不等，即 Ni*N2,原副边的感dt dt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 e e答：由e, - -N1 、e - -N2 可知 ，所以变压器原、副两边每dt dt N

10、1 N2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n1 n2U1 U 2 工匝电压 增大，所以U2 =N2 将增大。或者根据 U1、E1 =4.44fN1m，若N1减N1 N1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

11、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）

12、 变压器运行在额定容量且功率因数为 COS 2 =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 u 1N . 5.7735kVu 2N = 3.15kV所以U1NW1 407T14.189U 2NW2 222T14.189（2）额定容量Sn = 3u 2N I 2NSN3.15 183.3 =1000KVA，-Sn _ 1000 _57 74AI 1N 5/./4AV3U1n J30所以当Cos 2 = 1时P2 =1000 W当 Cos 2 =0.9 时P2 =1000X 0.9 = 900 w当 Cos 2 =0.85 时P2 二 1000X 0.

13、85 = 850 w2. 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；= 0.8 1，副线圈漏抗X2;：.-=0.1，铁耗PFe=45w，额定负载时铜耗Z1N 二山-17.634.1I 1N= 4.408门_ U 2NZ 2N -I 2N=5.524%（2）供给负载3.04kw时，如不考虑电流对 :u的影响时,：u =rkCos ：2 XkSin ：2=0.028X 0.95+0.0681 X J1 -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| 2二竺二30

14、40 =27.76AU 2 109.5这个电流对电压变化率的影响为u = I 2 u所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率A 27.76u 4.78% =5.09%26.087端电压U 2 =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4805.2245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1577615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 :Z 1N= 0.0121(3)额定

15、负载电流、功率因数 Cos2=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：11N SN =6.944 AU 1 N皿二电=1 0 4. 1 A7U 2N(1)短路参数_ U k 157 ccZ k 22.42 -Ik 7i 二 Pk =615 =12.55? I2k 49Xk =、Zk - rk =18.58其阻抗基值U 1N 7200 “CC crCZ1N 1036.87.1I 1N 6.944(2)空载时铁耗满载铜耗pFe ： Po 二 245 w6 944 2=( )615 = 605.2w所以ZlZ =0.0216Z 1 Nrk 额定负载电流时 I 2

16、 = 12N =104.167 A根据电压变化率近似公式=kCos ：2 XkSin ：2得：u =0.0121 0.9 0.0179 . 1 一 0.81 = 1.87%此时副方电压 U2 二U2N (1-1.87%) =471.02V所以 P2 =u 2|2nCos2 =471 104.167 0.9 =44158.64 wP1 二 P2 P0 PkN =44158.64 245 605.2 = 45008.64 wP2i 上 100% =98.11%P14. 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

17、边空载4805.2245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数 z k， 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 = 50kVAI1N= Sn/U1n= 6.94AZ1N = U1N/I1N = 1037.46 Q短路实验时，1 K= 7A = |nZk = Us/Ik=157/7=22.43 QZs 巾022rs =615 =12.55rs |S 49rs =0.0122 2Xs 二：Zs -s =18.59门Xs =0.

18、018铁耗：PFe=P| =245 WUn铜耗：Pcu = PkN I 615 WI S=| N心(RsCos2 Xssin2)= 0.012 0.9 0.018 0.44 = 0.019U 2 二 u 2N(1 - u)二 480 (1 - 0.019) = 470.9 V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

19、, Iik = 43.3A, Pk = 10900w，室温 20C，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 _43 3 AI1 3U 1 3 10一 . AU 10000/丄133如 Z |皿 43.31、空载实验:低压方：Z =U 2- = 400/ 3 =3.85-Z0 |20 60P0 3800 ccsR0 Rm 353I 2 3汉602Xm=239.80X。XmZ： R43.83由短路实验：200C 时；z U1 = 440/，3=5.

20、87，.1ZS |1一 43.3Pk 10900 cRS k 厂 1.943圧申3汉43.32Rs =0.01451=寸Rs1 xx = 2x2-7712、Cos 2 - 0.8 （滞后）且：=1-u = - （RsCos :2 Xs Sin2）二 0.0145 0.8 0.0415 0.6 二 0.0365U 2 二U 2N（1 -厶u） = 400 0.9635 = 385.4 V=12P PkNP。_ - 2:SnCS2 一 PkN P010900 3800750000 0.8 10900 3800 一97.6%当Cos 2 =0.8 （超前）时:u = 2（ RSCos : 2 - X

21、s Sin 2）= -0.0133U2 二 u 2N（1 一 u） =400 1.0133 = 405.32 V=1 PSn_ 2PkN 貝 97.6%PkN P 019. 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？

22、与原双绕组时的稳定短路电流比 1心自/I Kn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 = 513.2 AI 3U1n 3 6.3I 2n = R =厂 =986.6 A3U 2N 3 3.33、改为自耦变压器后，在额定负载Z 1N= 7.09 门仝3 9.6 513.2 =4926.72、. 3 KVA = 8533 KVA电磁容量：5600 KVA ; 传递容量：2933 KVA 一、* u S 1 .，亠自耦：Z ZS = Zs Z1 N = 0.105 7.09 =0.069ZSa Z1Na Ug： 108I 1aN：:屮 1 1 , cI

23、Sa 14.49ISa ZSa .069Is = Is1n =9.524 513.2I Sa = I Sa 1aN 二14.49 513-2D = 14.49 =1.52 倍I S 9.5243、普通：v _1 PFe PcuSnCos 2 + PFe + Pcu25.5 +62.5-1 98.07%5600 0.8 25.5 62.5自耦：=1 25.5 62.5 98.7%a 8533 0.8 25.5 62.5=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

24、2Y， 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:Gm rBme =1.45 160 10仁2.32 10-Wb=1121匝W _ U1N _ 100001 、3 4.44 护:窃 .3 4.44 50 2.32 10,k U1N 10000 25U2N 400旦二竺=45匝k 25(2)高压绕组抽头匝数设高压绕组抽头匝数为 W,因为W1 _ 5nW? U 2N 1 二 5%k1-5%所以W1kW,1-5%W1-5%1068/1180 匝1-5%