第二章變壓器答案

1、第二章變壓器一、填空：1. 變壓器空載運(yùn)行時功率因數(shù)很低，其原因?yàn)榇穑杭ご呕芈返臒o功損耗比有功損耗人很多，空載時主要由激磁回路消耗功率。2. 變壓器的副端是通過對原端進(jìn)行作用的。答：磁動勢平衡和電磁感應(yīng)作用。3. 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。4. 聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，是因?yàn)?。答：若連接，將在變壓器之間構(gòu)成的回路中引起極人的環(huán)流，把變壓器燒毀。5. 變壓器副邊的額定電壓指答：原邊為額定電壓時副邊的空載電壓。6. 通過 和 實(shí)驗(yàn)可求取變壓器的參數(shù)。答：空載和短路。7. 變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)包拾 , , , , o答：激磁電阻，激磁電抗，繞組電阻，漏電抗，變比。8.

2、 在采用標(biāo)幺制計算時，額定值的標(biāo)幺值為。答：lo9. 既和原邊繞組交鏈又和副邊繞組交鏈的磁通為 ,僅和一側(cè)繞組交鏈的磁通為。答：主磁通，漏磁通。10. 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答：自耦變壓器。11. 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足（1） ，（2） ,（3） 的要求。答：（1）各變壓器的額定電壓與電壓比應(yīng)相等：（2）各變壓器的聯(lián)結(jié)組號應(yīng)相同；（3）各變壓器的短路阻抗的標(biāo) 幺值要相等，阻抗角要相同。12. 變壓器運(yùn)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1. 一臺三相電力變壓器5jV=560kVA, UlN/U2N =10000/400（v）

3、, D,y接法，負(fù)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oA： 808.3A ,B： 56A,C： 18.67A ,D： 32.33A。答：C2. 一臺變比為k= 1 0的變壓器，從低壓側(cè)作空載實(shí)驗(yàn)，求得副邊的勵磁阻抗標(biāo)幺值為1 6,那末原邊的勵磁阻 抗標(biāo)幺值是OA： 1 6 ,B： 1600,C： 0 . 1 6 o答：A3. 變壓器的其它條件不變，外加電壓增加1 0%,則原邊漏抗X"副邊漏抗兀和勵磁電抗X,”將_。A：不變，B :增加10%,C：減少1 0%。（分析時假設(shè)磁路不飽和）答：A5. 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

4、大于C小于答；A6. 三相變壓器二次側(cè)的額定電壓是指原邊加額定電壓時二次側(cè)的_電壓。A空載線B空載相C額定負(fù)載時的線答：A7. 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(yán)重發(fā)熱有燒壞危險答：C, F&聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，是因?yàn)椤：電壓變化率太大；B :空載環(huán)流太大；C：負(fù)載時激磁電流太大；D：不同聯(lián)接組號的變壓器變比不同。答：B9. 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：原副邊線電壓答：A10. 將50Hz的變壓

5、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。A變大B變小答：B, B11. 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??；C,不變。答：A12. 一臺單相變壓器額定電壓為220/llOVo 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0.06,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：0.06 ,B： 0.03 ,C： 0.12 ,D： 0.24。答：A三、判斷1. 變壓器負(fù)載運(yùn)行時副邊電壓變化率隨著負(fù)載電流增加而增加。（）答：對2. 變壓器空載運(yùn)行時，電源輸入的功率只是無功功率。（）答：錯3. 變壓器空載和負(fù)載時的損耗是

6、一樣的。（）答：錯4. 變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。（）答：錯5. 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：對四、簡答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鐵芯上，原邊接上電源后，流過激磁電流訂，產(chǎn)生勵磁磁動勢仏，在鐵芯 中產(chǎn)生交變主磁通"m,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)電動勢氐和e2,且有e嚴(yán)_N；歸、S=N、卑顯然，由于原副邊匝數(shù)不等，即NN2,原副 dt - dt邊的感應(yīng)電動勢也就不等，即eie2,而繞組的電壓近似等于繞組電動勢，即UiEi.

7、 U2=E2,故原副邊電壓不 等，即U丄工1）2，但頻率相等。2. 試從物理意義上分析，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j=_N呉、e、=_N理 可知丄=字，所以變壓器原、副兩邊每匝感應(yīng)電動勢相等。又Ui«Ei, clt df N、 N、U2E2,因此亠空,當(dāng)U不變時，若N丄減少，則每匝電壓仏增大，所以將增大。或者根據(jù)/嚴(yán)耳=4.44刖2,”,若N1減小，則"增大,又=4.442®”，故U2增大。3. 變壓器空載運(yùn)行時，是否要從電網(wǎng)取得功率？這些功率屬于什么性質(zhì)？起什么作用？為什么小負(fù)荷用戶使用人 容量變壓器無論對電網(wǎng)

8、和用戶均不利？答：要從電網(wǎng)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(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到 周圍介質(zhì)中：無功功率為主磁場和漏磁場儲能。小負(fù)荷用戶使用大容量變壓器時，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)兩方面都不合理。對 電網(wǎng)來說，由于變壓器容量人，勵磁電流較人，而負(fù)荷小，電流負(fù)載分量小，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低，輸送有功功率 能力下降，對用戶來說，投資增人，空載損耗也較大，變壓器效率低。4. 變壓器空載運(yùn)行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻山很小，為什么空載電流工。不人？如將它接在同電 壓（仍為額定值）的直流電源上，會如何？答：因?yàn)榇嬖诟袘?yīng)電動勢Els根據(jù)電動勢方程：U嚴(yán)-Ela+i°R嚴(yán)i0（

9、Rm + jx”j+ji°Xy + i°R嚴(yán)iozm+ jxj可知,盡管尺很小,但由于勵磁 阻抗乙”很人，所以人不人如果接直流電源，由于磁通恒定不變，繞組中不感應(yīng)電動勢，即耳=0, Ey=0, 因此電壓全部降在電阻上，即有I = UJR,因?yàn)镵很小，所以電流很大。5. 變壓器鐵心中的磁動勢，在空載和負(fù)載時比較，有哪些不同？答：空載時的勵磁磁動勢只有一次側(cè)磁動勢Fm =F0 = 雖,負(fù)載時的勵磁磁動勢是一次側(cè)和二次側(cè)的合成磁動勢，即4 = E E，也就是 M M + I2N2。6. 一臺50仗的單相變壓器，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(xiàn)什么現(xiàn)彖？副

10、邊 開路或短路對原邊電流的人小有無影響？（均考慮暫態(tài)過程）答：因是直流電，變壓器無自感和感應(yīng)電勢，所以加壓后壓降全由電阻產(chǎn)生，因而電流很人，為仏。如副&邊開路或短路，對原邊電流均無影響，因?yàn)椴蛔儭?. 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(xiàn)什么現(xiàn)象？答：誤接后由卩丘=4.44川/1）,”知，磁通增加近一倍，使激磁電流增加很多（飽和時人于一倍）。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(xiàn)象發(fā)生。8. 變壓器有載運(yùn)行時，變比是否改變？答：變壓器的變比

11、R = 4 =旦，不論空載還是有載，其匝數(shù)比是不會改變的。不過在測量變壓比時，應(yīng)在空載時測出原、副邊電壓S和U-計算出來的K值更準(zhǔn)確。有載時測副邊電壓，較&相差較人，K值就不準(zhǔn)確。9. 變壓器的有功功率及無功功率的轉(zhuǎn)換與功率因數(shù)有何關(guān)系？答；變壓器的額定容量一定時，視在功率S.” 一定，功率因數(shù)cos輕由負(fù)載而定。當(dāng)cos%較低時，變壓器輸 出的有功功率小，無功功率大，當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)高，例如全部帶照明負(fù)載，貝Ijcos?=l,變壓器輸出的全部是 有功功率。五、計算1. 一臺單相變壓器，Sn = 1000KUA, L = kV,幾=50處，空載及短路實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下：U* 6.3實(shí)驗(yàn)名稱

12、電壓(V)電流(A)功率(W)電源加在空載630010.15000低壓邊短路324015.1514000高壓邊試計算：(1)折算到高壓邊的參數(shù)(實(shí)際值及標(biāo)么值)，假定R嚴(yán)R；=籌,Xw = X“ =冷 (2)畫出折算到高壓邊的T型等效電路：(3) 計算短路電壓的百分值及其二分量：(4) 滿載及cosg=0.8滯后時的電壓變化率及效率；(5) 最大效率。解：(1)空載實(shí)驗(yàn)可以得到折算到高壓邊的參數(shù)Zm =k2,而 k=60/6.3 = 9.524<0所以乙=9.524 x 空2 = 56.577Z:Q10.1心=疋 企=9.524，x- = 4.446“10.12X,” = Jz： _ R

13、 = 56.402迄根據(jù)短路實(shí)驗(yàn)得到折算到低壓邊的參數(shù)= 305G所以Zl.vLV如=3 6心S NX； = 3 = % = 2.8472x"（2）折算到高壓的T型等效電路刃歆102.5305 骸 102.556402 施檸毀剽匣址餉T型管效電照(3) ukr = /?； X100% = 0.0169 X100 % = 1.69%ukx = X； xl00% = 0.0569 x 100% = 5.69%uk = J 必 + 屹=J1.69,+ 5.69, = 5.94%（4）電壓變化率u = ukr cos 0 + ukx sill 0 = (1.69 x 0.8 + 5.69 x

14、 0.6)% = 4.77%此時,u =U 、1U=57138W2lArINSa /= = 16.667Ain u1.V所以P2 = COS札=57138 X 16.667 x 0.8 = 952.3kW片=人+乙+（竺）駕=97424kW】kP95? 3"=飛 X 10°% = 974.24 X 10°% = 97 75%（5）達(dá)到最人效率時，pFe = pcu = 5000kW所以= 9.0549.0516.67=0.543所以500。+0引3"400° x °。%0.543x1000x103x0.8 + 5000+0.543-x

15、14000=9&19%2.臺三相變壓器，原、副方額定電壓匕丄=10/3.15/, y/A-11連接，匝電壓為14.189V,副方額定電流/邛= 183.34 o試求（1）原副方線圈匝數(shù)；（2）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cos0=l、0.9 （超前）和0.85 （滯后）三種情況下的負(fù)載功率。解：（1）原方5® =眷= 5.7735W副方如= 3.15W所以嘰,773.5=40714.18914.189N、 %® _ "5° _2-14.18914.189（2）額定容量SN = yIU InIzn5jV = 73x3

16、.15x183.3 = 1000/CVA2 F =黑=57.74A 書 Un V3xl0（3）因P2 =S“COS02所以當(dāng)cosg =1時P. = 1000 W當(dāng) cosg = 0.9 時P2 = 1000X0.9 = 900 w當(dāng) cosg = 0.85 時p2 = 1000X0.85 = 850 w3一臺單相變壓器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）電源加在空載4805.2245低壓邊短路1577615高壓邊試求：（1）短路參數(shù)及其標(biāo)么值；（2）空載和滿載時的銅耗和鐵耗；（3）額定負(fù)載電流、功率因數(shù)cos=0

17、.9滯后時的電壓變化率、副邊電壓及效率。（注：電壓變化率 按近似公式計算）解：/,=邑=6.9444U1N/2Af = = 104.167AU IN(1)短路參數(shù)乙=魚= 22.42QIk 7&=升學(xué)= 12.550 忑7-Xk = JZ； - R； = J22.42,12.55, = 18.580其阻抗基值ZiA.= 旦2 = 1036.87Q1n6.944所以Z； = Z = 0.0216ZbVR： = d= Ua = 0.0121 卜 ZbV 1036.87X； = H= "X = 0.0179 A ZlN 1036.87(2)空載時鐵耗 pre Q尺=245W ； 銅耗p腫0滿載銅耗/6 944人v (1jV 尸人 一()'x6156052W ;鐵耗 pFe-245WA7(3)額定負(fù)載電流時 I2 = I2N =