電機學(xué)期末考試資料習(xí)題集答案

1、第一章 變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-1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I0， 產(chǎn)生勵磁磁動勢F0， 在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通0, 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 e1和e2, 且有 , , 顯然，由于原副邊匝數(shù)不等, 即N1N2，原副邊的感應(yīng)電動勢也就不等, 即e1e2, 而繞組的電壓近似等于繞組電動勢,即U1E1, U2E2,故原副邊電壓不等,即U1U2, 但頻率相等。1-2 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

2、圈的電壓將如何變化？答：由, , 可知 , ，所以變壓器原、副兩邊每匝感應(yīng)電動勢相等。又U1» E1, U2E2 , 因此， 當(dāng)U1 不變時，若N1減少, 則每匝電壓增大，所以將增大?；蛘吒鶕?jù)，若 N1減小，則增大， 又，故U2增大。1-3 變壓器一次線圈若接在直流電源上，二次線圈會有穩(wěn)定直流電壓嗎？為什么？答：不會。因為接直流電源，穩(wěn)定的直流電流在鐵心中產(chǎn)生恒定不變的磁通，其變化率為零，不會在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。1-4 變壓器鐵芯的作用是什么，為什么它要用0.35毫米厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片迭成？答：變壓器的鐵心構(gòu)成變壓器的磁路，同時又起著器身的骨架作用。為了鐵心損耗，采用0.

3、35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。1-5變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么？答：鐵心: 構(gòu)成變壓器的磁路,同時又起著器身的骨架作用。繞組: 構(gòu)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(guān): 變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭,分接開關(guān)用以切換分接頭,從而實現(xiàn)變壓器調(diào)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。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。1-6變壓器原、副方和額定電壓的含義是什么？答：變壓器二次額定電壓U1N是指規(guī)定加到一次側(cè)的電壓，二次額定電壓U2N是指變壓器一次側(cè)加額定電壓，二

4、次側(cè)空載時的端電壓。1-7 有一臺D-50/10單相變壓器，試求變壓器原、副線圈的額定電流？解：一次繞組的額定電流 二次繞組的額定電流 1-8 有一臺SSP-125000/220三相電力變壓器，YN，d接線，求變壓器額定電壓和額定電流；變壓器原、副線圈的額定電流和額定電流。解：. 一、二次側(cè)額定電壓 一次側(cè)額定電流（線電流） 二次側(cè)額定電流（線電流）      由于YN，d接線一次繞組的額定電壓 U1N= 一次繞組的額定電流 二次繞組的額定電壓二次繞組的額定電流I2N= 第二章 單相變壓器運行原理及特性2-1 為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它

5、們之間有哪些主要區(qū)別？并指出空載和負(fù)載時激勵各磁通的磁動勢？答：由于磁通所經(jīng)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(jīng)過鐵心磁路閉合，而漏磁通經(jīng)過非鐵磁性物質(zhì) 磁路閉合。 2在數(shù)量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁通卻不足1%。 3在性質(zhì)上，主磁通磁路飽和，0與I0呈非線性關(guān)系，而漏磁通 磁路不飽和，1與I1呈線性關(guān)系。 4在作用上，主磁通在二次繞組感應(yīng)電動勢，接上負(fù)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(yīng)電動勢，只起了漏抗壓降的作用。 空載時，有主磁通和一次繞組漏磁通，它

6、們均由一次側(cè)磁動勢激勵。 負(fù)載時有主磁通，一次繞組漏磁通，二次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動勢即激勵，一次繞組漏磁通由一次繞組磁動勢激勵，二次繞組漏磁通由二次繞組磁動勢激勵 . 2-2變壓器的空載電流的性質(zhì)和作用如何？它與哪些因素有關(guān)？答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵磁，即產(chǎn)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(zhì)，稱為空載電流的無功分量，后者屬有功性質(zhì)，稱為空載電流的有功分量。性質(zhì)：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(zhì)，它使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，輸送有功功率減小。大?。河纱怕窔W姆定律，和磁化曲線可

7、知，I0 的大小與主磁通0, 繞組匝數(shù)N及磁路磁阻有關(guān)。就變壓器來說，根據(jù)，可知， 因此，由電源電壓U1的大小和頻率f以及繞組匝數(shù)N1來決定。根據(jù)磁阻表達式可知，與磁路結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，還與導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率有關(guān)。變壓器鐵芯是鐵磁材料，隨磁路飽和程度的增加而減小，因此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(shù)，鐵心尺寸及磁路的飽和程度有關(guān)。2-3 變壓器空載運行時，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)荷用戶使用大容量變壓器無論對電網(wǎng)和用戶均不利？答：要從電網(wǎng)取得功率，供給變壓器本身功率損耗，它轉(zhuǎn)化成熱能散逸到周圍介質(zhì)中。小負(fù)荷

8、用戶使用大容量變壓器時，在經(jīng)濟技術(shù)兩方面都不合理。對電網(wǎng)來說，由于變壓器容量大，勵磁電流較大，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，投資增大，空載損耗也較大，變壓器效率低。2-4    為了得到正弦形的感應(yīng)電動勢，當(dāng)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(yīng)為正弦波；鐵心飽和時，空載電流與主磁通成非線性關(guān)系（見磁化曲線），電動勢和主磁通成正比關(guān)系，若想得到正弦波電動勢，空載電流應(yīng)為尖頂波。2-5 一臺220/110伏的單相變壓器，試

9、分析當(dāng)高壓側(cè)加額定電壓220伏時，空載電流I0呈什么波形？加110伏時載電流I0呈什么波形，若把110伏加在低壓側(cè)，I0又呈什么波形答：變壓器設(shè)計時，工作磁密選擇在磁化曲線的膝點（從不飽和狀態(tài)進入飽和狀態(tài)的拐點），也就是說，變壓器在額定電壓下工作時，磁路是較為飽和的。 高壓側(cè)加220V ，磁密為設(shè)計值，磁路飽和，根據(jù)磁化曲線，當(dāng)磁路飽和時，勵磁電流增加的幅度比磁通大，所以空載電流呈尖頂波。 高壓側(cè)加110V ，磁密小，低于設(shè)計值，磁路不飽和，根據(jù)磁化曲線，當(dāng)磁路不飽和時，勵磁電流與磁通幾乎成正比，所以空載電流呈正弦波。低壓側(cè)加110V ，與高壓側(cè)加220V相同， 磁密為設(shè)計值， 磁路飽和，空載

10、電流呈尖頂波。2-6 試述變壓器激磁電抗和漏抗的物理意義。它們分別對應(yīng)什么磁通，對已制成的變壓器，它們是否是常數(shù)？當(dāng)電源電壓降到額定值的一半時，它們?nèi)绾巫兓?？我們希望這兩個電抗大好還是小好，為什么？這兩個電抗誰大誰小，為什么？答：勵磁電抗對應(yīng)于主磁通，漏電抗對應(yīng)于漏磁通，對于制成的變壓器，勵磁電抗不是常數(shù)，它隨磁路的飽和程度而變化，漏電抗在頻率一定時是常數(shù)。 電源電壓降至額定值一半時，根據(jù)可知，于是主磁通減小，磁路飽和程度降低，磁導(dǎo)率增大，磁阻減小, 導(dǎo)致電感增大，勵磁電抗也增大。但是漏磁通路徑是線性磁路， 磁導(dǎo)率是常數(shù)，因此漏電抗不變。 由可知,勵磁電抗越大越好，從而可降低空載電流。漏電抗則

11、要根據(jù)變壓器不同的使用場合來考慮。對于送電變壓器，為了限制短路電流和短路時的電磁力,保證設(shè)備安全，希望漏電抗較大；對于配電變壓器，為了降低電壓變化率： ,減小電壓波動，保證供電質(zhì)量，希望漏電抗較小。勵磁電抗對應(yīng)鐵心磁路，其磁導(dǎo)率遠遠大于漏磁路的磁導(dǎo)率，因此，勵磁電抗遠大于漏電抗。 27 變壓器空載運行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻r1很小，為什么空載電流I0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(yīng)電動勢E1, 根據(jù)電動勢方程：可知，盡管很小，但由于勵磁阻抗很大，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(yīng)電動勢，即，因此電壓全部降在電阻上，

12、即有，因為很小，所以電流很大。28 一臺380/220伏的單相變壓器，如不慎將380伏加在二次線圈上，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答： 根據(jù)可知，由于電壓增高，主磁通將增大，磁密將增大, 磁路過于飽和，根據(jù)磁化曲線的飽和特性，磁導(dǎo)率降低，磁阻增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律可知,產(chǎn)生該磁通的勵磁電流必顯著增大。再由鐵耗可知，由于磁密增大,導(dǎo)致鐵耗增大，銅損耗也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重， 可能損壞變壓器。29一臺220/110伏的變壓器，變比，能否一次線圈用2匝，二次線圈用1匝，為什么？答：不能。由可知，由于匝數(shù)太少，主磁通將劇增，磁密過大,磁路過于飽和，磁導(dǎo)率降低，磁阻增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律可知, 產(chǎn)生

13、該磁通的激磁電流必將大增。再由可知，磁密過大, 導(dǎo)致鐵耗大增， 銅損耗也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，可能損壞變壓器。2-10 2-10 變壓器制造時：迭片松散，片數(shù)不足；接縫增大；片間絕緣損傷，部對變壓器性能有何影響？答：（1）這種情況相當(dāng)于鐵心截面S減小，根據(jù)可知知,，因此,電源電壓不變,磁通將不變，但磁密，減小，將增大，鐵心飽和程度增加，磁導(dǎo)率減小。因為磁阻，所以磁阻增大。根據(jù)磁路歐姆定律，當(dāng)線圈匝數(shù)不變時，勵磁電流將增大。又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加。 （2）這種情況相當(dāng)于磁路上增加氣隙，磁導(dǎo)率下降，從而使磁阻增大。 根據(jù)可知,，故不變，磁密也不變，鐵心飽和程度不變。又由于，故鐵損耗不

14、變。根據(jù)磁路歐姆定律可知，磁動勢將增大，當(dāng)線圈匝數(shù)不變時，勵磁電流將增大。 勵磁阻抗減小，原因如下： 電感, 激磁電抗,因為 磁阻 增大，所以勵磁電抗減小。 已經(jīng)推得鐵損耗不變，勵磁電流增大，根據(jù)是勵磁電阻，不是磁阻）可知，勵磁電阻減小。勵磁阻抗，它將隨著 的減小而減小。 （3）由于絕緣損壞，使渦流增加，渦流損耗也增加，鐵損耗增大。根據(jù)可知,，故不變，磁密也不變，鐵心飽和程度不變。但是，渦流的存在相當(dāng)于二次繞組流過電流，它增加使原繞組中與之平衡的電流分量也增加，因此勵磁電流增大，鐵損耗增大。再由可知，增加，勵磁阻抗必減小。2-11變壓器在制造時，一次側(cè)線圈匝數(shù)較原設(shè)計時少，試分析對變壓器鐵心飽

15、和程度、激磁電流、激磁電抗、鐵損、變比等有何影響？答：根據(jù)可知,因此,一次繞組匝數(shù)減少,主磁通將 增加，磁密，因不變，將隨的增加而增加，鐵心飽和程度增加，磁導(dǎo)率下降。因為磁阻，所以磁阻增大。根據(jù)磁路歐姆定律 ，當(dāng)線圈匝數(shù)減少時，勵磁電流增大。 又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加。 勵磁阻抗減小，原因如下。 電感, 激磁電抗,因為磁阻增大，匝數(shù)減少，所以勵磁電抗減小。 設(shè)減少匝數(shù)前后匝數(shù)分別為、，磁通分別為、，磁密分別為、，電流分別為、，磁阻分別為、，鐵心損耗分別為， 。根據(jù)以上討論再設(shè)，同理， ，于是 。又由于， 且是勵磁電阻，不是磁阻），所以，即 ，于是，因，故，顯然， 勵磁電阻減小。勵磁阻抗

16、 ，它將隨著的減小而減小。212 如將銘牌為60赫的變壓器，接到50赫的電網(wǎng)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(jù)可知，電源電壓不變，從60Hz降低到50Hz后，頻率下降到原來的（1/1.2），主磁通將增大到原來的1.2倍，磁密也將增大到原來的1.2倍， 磁路飽和程度增加， 磁導(dǎo)率降低， 磁阻增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律可知, 產(chǎn)生該磁通的激磁電流必將增大。 再由討論鐵損耗的變化情況。 60Hz時， 50Hz時， 因為，所以鐵損耗增加了。漏電抗，因為頻率下降，所以原邊漏電抗 ，副邊漏電抗減小。又由電壓變化率表達式可知，電壓變化率將隨，的減小而減小。2-13變

17、壓器運行時由于電源電壓降低，試分析對變壓器鐵心飽和程度、激磁電流、激磁阻抗、鐵損和銅損有何影響？答：根據(jù)可知,因此,電源電壓降低,主磁通將減小，磁密，因不變，將隨的減小而減小，鐵心飽和程度降低，磁導(dǎo)率增大。因為磁阻，所以磁阻減小。根據(jù)磁路歐姆定律，磁動勢將減小，當(dāng)線圈匝數(shù)不變時，勵磁電流減小。又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗減小。 勵磁阻抗增大，原因如下。 電感, 勵磁電抗,因為磁阻減小，所以增大。設(shè)降壓前后磁通分別為、，磁密分別為、，電流分別為、，磁阻分別為、，鐵心損耗分別為、。根據(jù)以上討論再設(shè)， ，同理，于是， 。又由于，且是勵磁電阻，不是磁阻），所以， 即 ，于是，因，故，顯然，勵磁電阻將增

18、大。勵磁阻抗 ，它將隨著的增大而增大。簡單說：由于磁路的飽和特性，磁密降低的程度比勵磁電流小，而鐵耗 =，由于鐵耗降低得少，而電流降低得大，所以勵磁電阻增大。 2-14兩臺單相變壓器，原方匝數(shù)相同，空載電流，今將兩臺變壓器原線圈順向串聯(lián)接于440V電源上，問兩臺變壓器二次側(cè)的空載電壓是否相等，為什么？答：由于空載電流不同,所以兩臺變壓器的勵磁阻抗也不同（忽略），兩變壓器原線圈順向串聯(lián)，相當(dāng)于兩個勵磁阻抗串聯(lián)后接在440V電源上。由于兩個阻抗大小不同，各自分配的電壓大小不同，也就是原邊感應(yīng)電勢不同，由于變比相同，使副邊電勢不同,既是二次的空載電壓不同。2-15變壓器負(fù)載時，一、二次線圈中各有哪些

19、電動勢或電壓降，它們產(chǎn)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，漏感電動勢，一次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產(chǎn)生，漏感電動勢由一次繞組漏磁通交變產(chǎn)生。一次繞組電動勢平衡方程為；二次繞組有主電動勢，漏感電動勢，二次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產(chǎn)生，漏感電動勢由二次繞組漏磁通交變產(chǎn)生,二次繞組電動勢平衡方程為。 2-16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，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,也就是。2-17試?yán)L出變壓器“T”形、近似和簡化等效電路，說明各參數(shù)的意義，并說明各等

20、效電路的使用場合。答：“T”形等效電路r1 x1r2 x2 rm xm    r1 ，x1一次側(cè)繞組電阻，漏抗r2, x2 二次側(cè)繞組電阻，漏抗折算到一次側(cè)的值rm , x m勵磁電阻，勵磁電抗r1 x1r2 x2 rm xm   近似等效電路： rk = r1 +r2 -短路電阻 xk= x1 +x2 -短路電抗rm , x m-勵磁電阻，勵磁電抗rK xK   簡化等效電路   rk, xk-短路電阻，短路電抗2-18 當(dāng)一次電源電壓不變，用變壓器簡化相量圖說明在感性和容

21、性負(fù)載時，對二次電壓的影響？容性負(fù)載時，二次端電壓與空載時相比，是否一定增加？答： 兩種簡化相量圖為：圖（a）為帶阻感性負(fù)載時相量圖，(b)為帶阻容性負(fù)載時相量圖。從相量圖可見，變壓器帶阻感性負(fù)載時，二次端電壓下降（），帶阻容          性負(fù)載時，端電壓上升（）。 （a） (b)從相量圖（b）可見容性負(fù)載時，二次端電壓與空載時相比不一定是增加的。 2-19變壓器二次側(cè)接電阻、電感和電容負(fù)載時，從一次側(cè)輸入的無功功率有何不同，為什么？答：接電阻負(fù)載時，變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率為感性的，滿

22、足本身無功功率的需求；接電感負(fù)載時，變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率為感性的，滿足本身無功功率和負(fù)載的需求，接電容負(fù)載時，分三種情況：1）當(dāng)變壓器本身所需的感性無功功率與容性負(fù)載所需的容性無功率相同時，變壓器不從電網(wǎng)吸收無功功率，2）若前者大于后者，變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率為感性的；3）若前者小于后者，變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率為容性的。 220 空載試驗時希望在哪側(cè)進行？將電源加在低壓側(cè)或高壓側(cè)所測得的空載功率、空載電流、空載電流百分?jǐn)?shù)及激磁阻抗是否相等？如試驗時，電源電壓達不到額定電壓，問能否將空載功率和空載電流換算到對應(yīng)額定電壓時的值，為什么？答： 低壓側(cè)額定電壓小，為了試驗安全和

23、選擇儀表方便，空載試驗一般在低壓側(cè)進行。 以下討論規(guī)定高壓側(cè)各物理量下標(biāo)為1，低壓側(cè)各物理量下標(biāo)為2?？蛰d試驗無論在哪側(cè)做，電壓均加到額定值。根據(jù)可知，； ，故，即。因此無論在哪側(cè)做，主磁通不變，鐵心飽和程度不變，磁導(dǎo)率不變，磁阻 不變。 根據(jù)磁路歐姆定律可知，在、不變時， 無論在哪側(cè)做，勵磁磁動勢都一樣，即，因此， 則，顯然分別在高低壓側(cè)做變壓器空載試驗，空載電流不等，低壓側(cè)空載電流是高壓側(cè)空載電流的K倍。 空載電流百分值， ， 由于， 所以=，空載電流百分值相等。 空載功率大約等于鐵心損耗，又根據(jù)，因為無論在哪側(cè)做主磁通都相同，磁密不變，所以鐵損耗基本不變，空載功率基本相等。 勵磁阻抗，由

24、于，所以 ，高壓側(cè)勵磁阻抗是低壓側(cè)勵磁阻抗的倍。 不能換算。因為磁路為鐵磁材料,具有飽和特性。磁阻隨飽和程度不同而變化， 阻抗不是常數(shù)，所以不能換算。由于變壓器工作電壓基本為額定電壓，所以測量 空載參數(shù)時，電壓應(yīng)加到額定值進行試驗，從而保證所得數(shù)據(jù)與實際一致。2-21短路試驗時希望在哪側(cè)進行？將電源加在低壓側(cè)或高壓側(cè)所測得的短路功率、短路電流、短路電壓百分?jǐn)?shù)及短路阻抗是否相等？如試驗時，電流達不到額定值對短路試驗就測的、應(yīng)求的哪些量有影響，哪些量無影響？如何將非額定電流時測得UK、PK流換算到對應(yīng)額定電流IN時的值？答：高壓側(cè)電流小，短路試驗時所加電壓低，為了選擇儀表方便，短路試驗一般在高壓側(cè)

25、進行。以下討論規(guī)定高壓側(cè)各物理量下標(biāo)為1，低壓側(cè)各物理量下標(biāo)為2。電源加在高壓側(cè)，當(dāng)電流達到額定值時，短路阻抗為 ，銅損耗為，短路電壓，短路電壓百分值為電源加在低壓側(cè)，當(dāng)電流達到額定值時，短路阻抗為 ，銅損耗為，短路電壓，短路電壓百分值為， 根據(jù)折算有，因此短路電阻，短路電抗， 所以高壓側(cè)短路電阻、短路電抗分別是低壓側(cè)短路電阻、短路電抗的倍。 于是，高壓側(cè)短路阻抗也是低壓側(cè) 短路阻抗的倍；由推得，高壓側(cè)短路損耗與低壓側(cè)短路損耗相等； 而且，高壓側(cè)短路電壓是低壓側(cè)短路電壓的K倍；再由推得，高壓側(cè)短路電壓的百分值值與低壓側(cè)短路電壓的百分值相等 。因為高壓繞組和低壓繞組各自的電阻和漏電抗均是常數(shù)，所

26、以短路電阻、短路電抗也為常數(shù)，顯然短路阻抗恒定不變。電流達不到額定值，對短路阻抗無影響，對短路電壓、短路電壓的百分?jǐn)?shù)及短路功率有影響，由于短路試驗所加電壓很低，磁路不飽和，勵磁阻抗很大，勵磁支路相當(dāng)于開路，故短路電壓與電流成正比，短路功率與電流的平方成正比，即，于是可得換算關(guān)系， 。222 當(dāng)電源電壓、頻率一定時，試比較變壓器空載、滿載（）和短路三種情況下下述各量的大?。ㄐ栌嫾奥┳杩箟航担海?）二次端電壓U2；（2）一次電動勢E1；（3）鐵心磁密和主磁通。答：（1）變壓器電壓變化率為，二次端電壓，空載時，負(fù)載系數(shù)=0，電壓變化率，二次端電壓為；滿載（）時，負(fù)載系數(shù)=1，電壓變化率，二次端電壓

27、小于；短路時二次端電壓為0。顯然，空載時二次端電壓最大，滿載（）時次之，短路時最小。（2）根據(jù)一次側(cè)電動勢方程可知，空載時I1 最小，漏電抗壓降小，則大；滿載時，漏電抗壓降 增大，減小；短路時最大，漏電抗壓降最大，更小。顯然，空載時最大，滿載時次之，短路時最小。 （3）根據(jù)知，因為空載時最大，滿載時次之，短路時最小，所以空載時最大，滿載時次之，短路時最小。 因為磁密，所以空載時最大，滿載時次之，短路時最小。2-23為什么變壓器的空載損耗可以近似看成鐵損，短路損耗可近似看成銅損？負(fù)載時變壓器真正的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無差別，為什么？答：空載時，繞組電流很小，繞組電阻又很小，所以銅損耗

28、I02r1很小,故銅損耗可以忽略，空載損耗可以近似看成鐵損耗。測量短路損耗時，變壓器所加電壓很低，而根據(jù)可知，由于漏電抗壓降的存在，則更小。又根據(jù)可知，因為很小，磁通就很小，因此磁密很低。再由鐵損耗，可知鐵損耗很小，可以忽略，短路損耗可以近似看成銅損耗。負(fù)載時，因為變壓器電源電壓不變，變化很?。?，主磁通幾乎不變，磁密就幾乎不變，鐵損耗也就幾乎不變，因此真正的鐵損耗與空載損耗幾乎無差別，是不變損耗。銅損耗與電流的平方成正比，因此負(fù)載時的銅損耗將隨電流的變化而變化，是可變損耗，顯然，負(fù)載時的銅損耗將因電流的不同而與短路損耗有差別。2-24 變壓器電源電壓不變，負(fù)載（）電流增大，一次電流如何變，二次

29、電壓如何變化？當(dāng)二次電壓過低時，如何調(diào)節(jié)分接頭？答：根據(jù)磁動勢平衡方程可知，當(dāng)負(fù)載電流（即）增大時，一次電流一定增大。又電壓變化率，其中，負(fù)載電流增大時，b增大。因為，所以且隨著的增大而增大，于是，將減小。 因為變壓器均在高壓側(cè)設(shè)置分接頭，所以，變壓器只能通過改變高壓側(cè)的匝數(shù)實現(xiàn)調(diào)壓。二次電壓偏低時，對于降壓變壓器，需要調(diào)節(jié)一次側(cè)（高壓側(cè)）分接頭，減少匝數(shù)，根據(jù)可知，主磁通將增大，每匝電壓將增大，二次電壓提高。對于升壓變壓器，需要調(diào)節(jié)二次側(cè)（高壓側(cè)）分接頭，增加匝數(shù)，這時，變壓器主磁通、每匝電壓均不變（因一次側(cè)電壓、匝數(shù)均未變），但是由于二次側(cè)匝數(shù)增加，所以其電壓提高。 2-25有一

30、臺單相變壓器，額定容量為5千伏安，高、低壓側(cè)均有兩個線圈組成，原方每個線圈額定電壓均為U1N=1100伏，副方均為U2N=110伏，用這臺變壓器進行不同的連接，問可得到幾種不同的變化？每種連接原、副邊的額定電流為多少？解：根據(jù)原、副線圈的串、并聯(lián)有四種不同連接方式：1）原串、副串：2）原串、副并：3）原并、副串：4）原并、副并：2-26 一臺單相變壓器，SN=20000kVA ，fN=50赫，線圈為銅線?？蛰d試驗（低壓側(cè)）：U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；短路試驗（高壓側(cè)）：Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；試求（試驗時溫度為150C）：（1）折算到高壓側(cè)

31、的“T”形等效電路各參數(shù)的歐姆值及標(biāo)么值（假定）；（2）短路電壓及各分量的百分值和標(biāo)么值；（3）在額定負(fù)載，、和時的電壓變化率和二次端電壓，并對結(jié)果進行討論。（4）在額定負(fù)載， 時的效率；（5）當(dāng)時的最大效率。解：（1）低壓側(cè)勵磁阻抗 低壓側(cè)勵磁電阻 低壓側(cè)勵磁電抗 變比 折算到高壓側(cè)的勵磁電阻 折算到高壓側(cè)的勵磁電抗 高壓側(cè)短路阻抗高壓側(cè)短路電阻 高壓側(cè)短路電抗 折算到時短路電阻 折算到時短路阻抗 "T"型等效電路原副邊的電阻 "T"型等效電路原副邊的電抗 基準(zhǔn)阻抗 勵磁電阻標(biāo)幺值 勵磁電抗標(biāo)幺值 短路電阻標(biāo)幺值 短路電抗標(biāo)幺值 "T&quo

32、t;型等效電路原副邊電阻的標(biāo)幺值 "T"型等效電路原副邊電抗的標(biāo)幺值(2) 短路電壓的標(biāo)幺值 短路電壓有功分量的標(biāo)幺值 短路電壓無功分量的標(biāo)幺值 短路電壓的百分值 短路電壓有功分量的百分值 短路電壓無功分量的百分值 (3) 額定負(fù)載時,負(fù)載系數(shù)電壓變化率和二次端電壓分別為：電壓變化率和二次端電壓分別為電壓變化率和二次端電壓分別為(4) 一次側(cè)額定電流 于是滿載時的銅損耗 效率(5)最大效率時,負(fù)載系數(shù)為 最大效率為 2-26 一臺單相變壓器，SN=20000kVA ，fN=50赫，線圈為銅線。空載試驗（低壓側(cè)）：U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；短路試驗（高壓

33、側(cè)）：Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；試求（試驗時溫度為150C）：（1）折算到高壓側(cè)的“T”形等效電路各參數(shù)的歐姆值及標(biāo)么值（假定）；（2）短路電壓及各分量的百分值和標(biāo)么值；（3）在額定負(fù)載，、和時的電壓變化率和二次端電壓，并對結(jié)果進行討論。（4）在額定負(fù)載， 時的效率；（5）當(dāng)時的最大效率。解：（1）低壓側(cè)勵磁阻抗 低壓側(cè)勵磁電阻 低壓側(cè)勵磁電抗 變比 折算到高壓側(cè)的勵磁電阻 折算到高壓側(cè)的勵磁電抗 高壓側(cè)短路阻抗高壓側(cè)短路電阻 高壓側(cè)短路電抗 折算到時短路電阻 折算到時短路阻抗 "T"型等效電路原副邊的電阻 "T"型等效電路

34、原副邊的電抗 基準(zhǔn)阻抗 勵磁電阻標(biāo)幺值 勵磁電抗標(biāo)幺值 短路電阻標(biāo)幺值 短路電抗標(biāo)幺值 "T"型等效電路原副邊電阻的標(biāo)幺值 "T"型等效電路原副邊電抗的標(biāo)幺值(2) 短路電壓的標(biāo)幺值 短路電壓有功分量的標(biāo)幺值 短路電壓無功分量的標(biāo)幺值 短路電壓的百分值 短路電壓有功分量的百分值 短路電壓無功分量的百分值 (3) 額定負(fù)載時,負(fù)載系數(shù)電壓變化率和二次端電壓分別為：電壓變化率和二次端電壓分別為電壓變化率和二次端電壓分別為(4) 一次側(cè)額定電流 于是滿載時的銅損耗 效率(5)最大效率時,負(fù)載系數(shù)為 最大效率為 2-27 一臺單相變壓器，SN=1000kVA ，

35、fN=50赫，空載試驗（低壓側(cè)）：U0=6300kV、I0=19.1A、P0=5000W；短路試驗（高壓側(cè)）：Uk=3240kV、Ik=15.15A、Pk=14000W；試計算：1 1  用標(biāo)么值計算“T”形等效電路參數(shù)；2 2  短路電壓及各分量的標(biāo)么值勤和百分值；3 3  滿載且時的電壓變化率及效率；4 4  當(dāng)時的最大效率。解：1、2、 3、電壓變化率為：效率4、最大效率時,負(fù)載系數(shù)為最大效率為 2-28 、有一臺S-100/6.3三相電力變壓器，Y，yn（Y/Y0）接線，銘牌數(shù)據(jù)如下：I0%=7% P0=600W uk%=4.5% PkN=225

36、0W試求：1。畫出以高壓側(cè)為基準(zhǔn)的近似等效電路，用標(biāo)么值計算其參數(shù)，并標(biāo)于圖中；2。當(dāng)變壓器原邊接額定電壓，副邊接三相對稱負(fù)載運行，每相負(fù)載阻抗，計算變壓器一、二次側(cè)電流、二次端電壓及輸入的有功功率及此時變壓器的鐵損耗及激磁功率。解：1、 2、作出等效電路后，按照電路原理的計算方法計算即可（略）。2-29 一臺三相變壓器，SN=5600kVA ，Y，d（Y/）接線，從短路試驗（高壓側(cè)）得：U1k=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW；當(dāng)U1=U1N時I2=I2N，測得電壓恰為額定值U2=U2N。求此時負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù)角的大?。ú豢紤]溫度換算）。解： 高壓側(cè)短路阻抗 高壓側(cè)短路電阻高

37、壓側(cè)短路電抗依題意 負(fù)載系數(shù)時，電壓變化率,即 于是 為阻容性負(fù)載。 第三章 三相變壓器3-1 三相心式變壓器和三相組式變壓器相比，具有會什么優(yōu)點？在測取三相心式變壓器空載電流時，為何中間一相電流小于旁邊兩相？答：三相心式變壓器省材料，效率高，占地少，成本低，運行維護簡單，但它具有下列缺點：在電站中，為了防止因電氣設(shè)備的損壞而造成停電事故，往往一相發(fā)生事故，整個變壓器都要拆換，但如果選用三相組式變壓器，一相出了事故只要拆換該相變壓器即可，所以三相心式變壓器的備用容量是三相組式變壓器的三倍，增加了電站成本。在巨型變壓器中，選用三相組式變壓器，每個單臺變壓器的容量只有總?cè)萘康娜种?，?/p>

38、重量輕，運輸方便。由于心式變壓器三相磁路不對稱，中間鐵心柱磁路短，磁阻小，在電壓對稱時，該相所需勵磁電流小。3-2 3-2     單相變壓器的組別（極性）有何意義，如何用時鐘法來表示？答：單相變壓器的組別用來反映單相變壓器兩側(cè)繞組電動勢或電壓之間的相位關(guān)系。影響組別的因素有繞組的繞向（決定同極性端子）和首、末端標(biāo)記。用時鐘法表示時，把高壓繞組的電動勢相量作為時鐘的長針，并固定在12點。低壓繞組的電動勢相量作為短針，其所指的數(shù)字即為單相變壓器的連接組別號。單相變壓器僅有兩種組別，記為I，I0（低壓繞組電動勢與高壓繞組電動勢同相）或I，I6（低壓繞組電動勢

39、與高壓繞組電動勢反相）。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定I，I0為單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)組別。3-3 3-3     三相變壓器的組別有何意義，如何用時鐘法來表示？答：三相變壓器的連接組別用來反映三相變壓器對稱運行時，高、低壓側(cè)對應(yīng)的線電動勢（線電壓）之間的相位關(guān)系。影響組別的因素不僅有繞組的繞向、首末端標(biāo)記，還有高、低壓側(cè)三相繞組的連接方式。用時鐘法表示時，把高壓繞組的線電動勢（線電壓）相量作為時鐘的長針，并固定在12點，低壓繞組的線電動勢（線電壓）相量作為短針，其所指的數(shù)字即為三相變壓器的連接組別號。三相變壓器共有12種組別，其中有6種單數(shù)組別和6種偶數(shù)組別。3-4三相變

40、壓器有哪些標(biāo)準(zhǔn)組別，并用位形圖判別之。答： 標(biāo)準(zhǔn)組別有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11， YN ，d11 標(biāo)準(zhǔn)組別接線及位形圖分別為：見圖示但是： 無論是Y，yn0、YN, y0還是 Y，y0，位形圖都有是一樣的無論是Y，d11還是 YN ，d11，位形圖也是一樣的。···ABC···abcY，yn0 YN,y0 Y,y0······ABCabcO···ABC···abc0接線： 位形圖BA aCcb

41、 Y,d11 YN,d11···ABC···abcBAaCcb···ABC···abcO 接線： 位形圖···ABC···cab···ABC···abc···ABC···abc···ABC···cab3-5試用位形圖判別AacbB

42、CY, y4AabcBCY, d9 (a) (b)AacbBCD,d2BCAabcD,d4 (c) (d)3-6 D，Y（/Y）、Y，d(Y/)、Y,y(Y/Y)、和D，d（/）接線的三相變壓器，其變比K與兩側(cè)線電壓呈何關(guān)系？答： D,y接線 Y,d接線 Y,y接線 D,d接線 3-7 試畫出Y，y2(y/Y-2)、Y,d5(Y/-5)、D,y1(/Y-1)三相變壓器的接線。答： Y,y2 Y,d5 D,y1···ABC   bca*···ABC   ab

43、c*···ABC···cab···abc···ABC   bca*···ABC  第四章 變壓器運行4-1 變壓器并聯(lián)運行的理想條件是什么？試分析當(dāng)某一條件不滿足時的變壓器運行情況。 答： 變比相等 組別相同短路阻抗的標(biāo)么值相等，短路阻抗角相等具體分析：（一） 變比不等時的并聯(lián)運行（1） 空載運行時的環(huán)流因為變比KK，所以變壓器二次電動勢，在電動勢差的作用下，兩臺變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流，其為，因短路阻

44、抗甚小，故即使變比K相差不大，它也能引起較大環(huán)流。（2） 負(fù)載運行負(fù)載運行時，變比小的變壓器所分擔(dān)的電流大，而變比大的變壓器所分擔(dān)的電流小，因此，變比不等影響變壓器的負(fù)荷分配，若變比小的變壓器滿載，則變比大的變壓器就達不到滿載，故總?cè)萘烤筒荒艹浞直焕谩＃ǘ?  連接組別不同時的并聯(lián)運行 連接組別不同時，二次側(cè)線電動勢的相位差最小為300，二次繞組電動勢差為 ，它為線電動勢的52%，相電動勢的52%=90%，如此大的電動勢差作用在由兩副繞組構(gòu)成的回路上，因為變壓器短路阻抗甚小，必然產(chǎn)生很大環(huán)流，它將燒毀變壓器繞組，故連接組別不同的變壓器絕對不允許并聯(lián)運行。（三） 短路阻抗標(biāo)么值不等

45、時的并聯(lián)運行 經(jīng)過分析，此時，式中分別為兩臺變壓器的負(fù)載系數(shù)。因此，短路阻抗標(biāo)幺值不等的結(jié)果，使短路阻抗標(biāo)幺值大的變壓器所分配的負(fù)載小，而使短路阻抗標(biāo)幺值小的變壓器所分配的負(fù)載大，致使總有一臺變壓器的容量不能被充分利用。為使各臺變壓器所承擔(dān)的電流同相，還要求各臺變壓器的短路阻抗角相等。4-2 一臺Y，d11(Y/-11) 和一臺D,y11(/Y-11)連接的三相變壓器能否并聯(lián)運行，為什么？答： 可以，因為它們二次側(cè)線電動勢（線電壓）具有相同的相位。4-3如圖4-22所示，欲從35千伏母線上接一臺35/3千伏的變壓器B，問該變壓器就是哪一種連接組別？答：采用Y，y10或D，d10組別。由圖示可知

46、，10.5KV母線電壓超前35KV母線電壓30°，3KV 母線電壓又超前于10.5KV母線電壓30°。因此，3KV母線電壓超前35KV母線電壓60°, 故B3應(yīng)采用10號組別。4-4 有四組組別相同的單相變壓器，數(shù)據(jù)如下：1、100KVA，3000/230V，UkI=155V，IKI=34.5A，PKI=1000W；2、100KVA，3000/230V，UkII=201V，IKII=30.5A，PKII=1300W；3、200KVA，3000/230V，UkIII=138V，IKIII=61.2A，PKIII=1580W；4、300KVA，3000/230V，Uk

47、IV=172V，IKIV=96.2A，PKIV=3100W；問哪兩臺變壓器并聯(lián)最理想？答： 四臺變壓器變比相同，均為K=3000/230。計算短路阻抗標(biāo)么值和短路阻抗角：短路阻抗 短路電阻 短路電抗 基準(zhǔn)阻抗 短路阻抗標(biāo)么值短路阻抗角: 短路阻抗短路電阻 短路電抗基準(zhǔn)阻抗 短路阻抗標(biāo)么值 短路阻抗角III. 短路阻抗短路電阻短路電抗基準(zhǔn)阻抗短路阻抗標(biāo)么值短路阻抗角IV：短路阻抗短路電阻短路電抗基準(zhǔn)阻抗短路阻抗標(biāo)么值短路阻抗角由于，根據(jù)變壓器并聯(lián)運行條件，變壓器并聯(lián)運行最理想。47 變壓器短路阻抗大小與短路電流大小有何關(guān)系，為什么大容量變壓器把短路阻抗設(shè)計得小一點？答： 因為，所以短路電流大小與

48、短路阻抗大小成反比。因為，所以為了限制短路電流，應(yīng)將設(shè)計得較大。 第五章 三相異步電動機基本工作原理和結(jié)構(gòu)5-1 三相異步電動機為什么會轉(zhuǎn)，怎樣改變它的極性？答：（1）電生磁：定子三相繞組通以三相正弦交流電流產(chǎn)生一個以同步速n1、轉(zhuǎn)向與相序一致（順時針方向）的旋轉(zhuǎn)磁場。假定此瞬間旋轉(zhuǎn)磁場極性由上到下（如圖所示）（2）（動）磁生電：由電磁感應(yīng)理論：靜止的轉(zhuǎn)子繞組切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而感應(yīng)電動勢，其方向由”右手發(fā)電機”定則確定，如圖所示（轉(zhuǎn)子上面三個導(dǎo)體為 ,下面三個導(dǎo)n1TemnBC.A.體為 ）。由于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，便有電流通過，并假定電流與電動勢同相（即為有功分量電流）。(3) 電磁力（矩）：

49、轉(zhuǎn)子載（有功）電流導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到電磁力的作用，其方向由”左手電動機”定則確定（轉(zhuǎn)子上面三個導(dǎo)體受力方向向右，下面三個導(dǎo)體受力方向向左），這些力對轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩（順時針方向）Tem，它與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同（即與相序一致），于是在該轉(zhuǎn)矩驅(qū)動下，轉(zhuǎn)子沿著轉(zhuǎn)矩方向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換。改變相序即可改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)向。5-2 為什么異步電動機的轉(zhuǎn)速一定小于同步轉(zhuǎn)速？若轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電動勢之間有相位差，這里所有轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上的電磁力的方向是否都和轉(zhuǎn)向相同，畫圖分析說明。答： 由上題知，異步電動機的轉(zhuǎn)向n與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向n1相同，只有n<n1（異步電動機），即轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)

50、磁場之間有相對運動，轉(zhuǎn)子繞組才能感應(yīng)電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)速上升到n=n1，則轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場同速、同向旋轉(zhuǎn)，兩者相對靜止，轉(zhuǎn)子繞組就不感應(yīng)電動勢和電流，也就不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電動機就不轉(zhuǎn)了。若轉(zhuǎn)子電流和電動勢有相位差，這時轉(zhuǎn)子各導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向不會全與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，分析如下：假定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體外的” 、×”表示電動勢方向（由”右手發(fā)電機”定則確定），導(dǎo)體內(nèi)的 、 表示電流方向，如圖所示。圖（a）為轉(zhuǎn)子電流與電動勢同相位，由”左手電動機”定則確定各導(dǎo)體在磁場中所受電磁力的方向，由小箭頭表示，可見，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)向相同。 圖（b）為轉(zhuǎn)子電流與電動勢有相位差（如電流

51、滯后電動勢一相位角2，當(dāng)正對著磁極軸線的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動勢達最大值時，則電流達最大值的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體還在逆磁場旋轉(zhuǎn)方向并距前述導(dǎo)體一空間電角度2的地方，同樣可判得轉(zhuǎn)子各導(dǎo)體在磁場中所受電磁力的方向，可見，轉(zhuǎn)子大部分導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)向NS.×××××.n12  2NS.×××××ian1e2   相同，只有小部分導(dǎo)體電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)向相反，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流與電動勢的相位差時，電動機總電磁轉(zhuǎn)矩將減小。5-3 試述“同步”和“異步”的含義？答： “同步”和”異

52、步”是個相對概念，是指交流旋轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)速n對旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1而言，若n= n1為同步電機，nn1為異步電機。5-4 何謂異步電動機的轉(zhuǎn)差率？在什么情況下轉(zhuǎn)差率為正，什么情況為負(fù)，什么情況下轉(zhuǎn)差率小于1或大于1？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率的不同來區(qū)別各種不同運行狀態(tài)？ 答：異步電機轉(zhuǎn)差率s 是指旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之間的轉(zhuǎn)速差（n1-n）與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1的比率，即。當(dāng)n< n1時，轉(zhuǎn)差率為正（s>0），n> n1時轉(zhuǎn)差率為負(fù)（s<0）；當(dāng)n1>n>0時，轉(zhuǎn)差率s<1；當(dāng)0>n>時，轉(zhuǎn)差率s>1;當(dāng)+>s>1 時為電磁制動運行狀態(tài)，當(dāng)1>s>0時為電動機運行狀態(tài)，當(dāng)0>s>-時為發(fā)電機運行狀態(tài)。5-5