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电机与拖动基础1试题一1-1变压器能否直接改变直流电的电压等级来传输直流电能？答：不能。（3分）如果变压器原边绕组接直流电压，绕组中则产生大小一定的直流电流，建立直流磁动势，铁心中磁通也就是恒定不变的，因此副绕组中没有感应电动势，输出电压为零，即送不出有功功率。（5分）一1-2 变压器的额定电压为220/110V,如不慎将低电压侧误接到220V电源后，将会发生什么现象？ 答：由，（3分）此时主磁通增加接近2倍，磁路饱和程度大增，励磁电阻和励磁电抗减小，励磁电流大大增加，铁耗和铜耗增大，变压器过热。同时噪音增加，且有超常的振动。（5分）一1-3 变压器空载运行时，为什么功率因数很低？答：变压器空载运行时，原边电流就是励磁电流，由有功分量与无功分量组成。由于铁损耗小，有功分量小，而主要是建立磁场的无功分量。，由有功分量与原边电压近似同相位，无功分量与原边电压近似相差900，因此空载电流与原边电压也近似相差900，空载运行时功率因数很低，为落后性质的。（4分）一1-4一台变压器，若误把原边接到直流电源上，其电压大小与额定电压相同，电流大小将会怎样？答：不考虑带负载与否，变压器若误把原边接到直流电源上，则变压器原边电流就非常大，可使变压器过热而烧毁。（3分）因为原边接直流电源后，铁心中只有恒定磁通，这样一来，（1）原绕组不产生感应电动势，励磁电抗和原边漏电抗均为零；（2）磁通不交变，铁心中没有铁损耗，励磁电阻为零。因此所加直流电压全部在上，原边电流（直流）为：，而是很小的，电流很大，比交流时额定电流要大的非常多。（5分）一1-5变压器的励磁阻抗与磁路的饱和程度有何关系？答：变压器的励磁阻抗是与主磁通相对应的阻抗，其大小和磁路的饱和程度密切相关。（3分）一般来说，额定电压时的磁路已接近饱和，若磁路饱和程度增加，铁损耗就会加大，但励磁电流增加更快，故励磁电阻变小；而相应的变小，励磁电抗变小，所以励磁阻抗变小。（5分）一1-6变压器的励磁阻抗与铁心的饱和程度有关，但是为什么我们却把它当作常数，每一台变压器都给定为一个确定的值？答：励磁阻抗随磁路饱和程度的变化而发生变化，但变压器正常运行时，不变，（3分）在正常运行范内（从空载到满载）都有成立，故主磁通基本不变，磁路的饱和程也基本不变，因而、可近似看着常数。因此励磁阻抗也就相应的成为一个确定值不变了。（5分）一1-7变压器原边绕组漏磁通是由原边磁动势产生的，空载时磁动势为，负载时为，已知，因此负载时比空载时大十几倍或几十倍之多，是否原边绕组漏电抗也应该是负载时比空载时的数值大十几倍或几十倍？答：不是的，是一个常数。（3分）因为原边绕组漏磁路主要是由变压器油或空气等非铁磁材料组成，为线性磁路，因此原绕组漏磁通与它的磁动势成正比关系,漏电抗是一个常数。（5分）一1-8变压器在高压边做空载试验与短路试验测得的输入功率与在低压边做相同吗？为什么？答：相同。空载试验时输入功率近似为变压器的铁损耗，无论在高压边还是在低压边加电压，都要加到额定电压，根据可知，； ，故，即。因此无论在哪侧做，主磁通大小都是相同的，铁损耗就一样。（5分）短路试验时输入功率近似为变压器额定负载运行时的铜损耗，无论在高压边还是在低压边做，都要使电流达到额定电流值，绕组中的铜损耗是一样的。（3分）一1-9变压器折算的依据是什么？从副边折算到原边时折算后的电流、感应电动势、漏阻抗如何计算？答：折算可以从原边折算到副边，也可以从副边折算到原边。由于原、副边没有电的联系，只有磁的联系，原、副边通过磁动势平衡相互产生影响。因此，只要保持折算方的磁动势不变，则变压器内部电磁关系的本质就不会改变。（4分）副边折算到原边时：（4分）一1-10 变压器负载运行时，副边电压变化率的定义是什么？引起副边电压变化的原因是什么？变化的大小与什么因素有关？答：副边电压变化率的定义为：当原方接在额定电压、额定频率的电网上，副方的空载电压与给定负载下副方电压的算术差，用副方额定电压的百分数来表示的数值，即（2分）引起副边电压变化的原因是：由于变压器内部存在着电阻和漏电抗，负载时必然产生阻抗压降，使副方电压随着负载变化而变化。（2分）副边电压变化的大小与下面三个因素有关：1）负载电流的大小即负载系数，大，大；2）变压器的短路阻抗的标幺值，短路阻抗标幺值大则大；3）负载的性质即负载阻抗角，是落后的，而且越大，越大，如是超前的，有可能使，即副边电压反而升高。（4分）一2-1为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？ 答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。（4分）测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据可知，由于漏阻抗压降的存在，则更小。因此磁通就很小，磁密很低,铁损耗很小，可以忽略，短路损耗可以近似看成铜损耗。（4分）一2-2变压器负载性质一定时，其效率是否也是一个定值？与负载大小有关吗？答：变压器负载性质一定时，其效率一般不是一个定值，其大小和负载的大小有关系。（2分）例如当为常数不变，负载很小时，输出功率很小，效率很低；随着负载的增大效率升高；直到负载电流大到使时，效率达到最高；负载再升高，由于，变压器损耗的增加比负载增加快，效率反而降低了。（6分）一2-5从电动势波形看,为什么三相变压器组不采用Y，y连接？而三相心式变压器又可以采用呢？答：三相变压器在工作的时候，希望主磁通是正弦波，此时则要求电流侧必须要有三次谐波分量，而三相变压器组如采用Y，y连接，三次谐波分量不能流通，励磁电流基本上接近正弦波，由于磁路饱和的原因，铁心中主磁通基本为平顶波，其中含有较强的三次谐波分量。而组式变压器，各相磁路彼此独立，三次谐波磁通在铁心内闭合，磁路磁阻很小，所以，会产生很大的三次谐波电动势，在数值上接近基波数值的4560，导致相电动势波形畸变。（4分）而对于心式变压器，磁路彼此相关，产生的三次磁通谐波分量不能沿铁心闭合，只能借油、油箱等漏磁路闭合，磁阻很大，故三次谐波磁通很小，主磁通及其感应电动势基本上为正弦波。所以三相变压器组不采用Y，y连接，而三相心式变压器可以采用。（4分）一2-6变压器并联运行的条件是什么？答：变压器并联运行的条件是：1）各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2分）2) 各变压器的联结组相同；（2分）3）各变压器短路阻抗的标么值相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。（2分）上述三个条件中，条件2必须严格保证。（2分） 一2-7 不等的变压器并联运行时，哪一台的负载系数最大？大的容量小为好，还是大的容量大为好？为什么？答：不等的变压器并联运行时，各台负载系数与成反比，因此最小的最大。（2分）并联运行时，大的容量小为好。（2分）这是因为最大的最小，在并联运行时，不容许任何一台变压器长期超负荷运行，因此并联运行时最大的实际总容量比各台额定容量之和要小，只可能是满载的一台的额定容量加上其余欠载的各台实际容量。这样为了不浪费变压器容量，我们当然希望满载的一台，即最小的一台容量最大，越欠载运行的，即越大的，容量越小越好。（4分）一2-8为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形？当铁心饱和时波形又怎样？答：为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时，因为磁化曲线是直线，励磁电流和主磁通成正比，故当主磁通成正弦波变化，激磁电流亦呈正弦波变化。（4分）而当铁心饱和时，磁化曲线呈非线性，为使磁通为正弦波，励磁电流必须呈尖顶波，除基波外，主要包含三次谐波。（4分）一2-9 变压器的外加电压不变，若减少原绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程度、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化？答：根据可知,因此,一次绕组匝数减少,主磁通将增加，磁密将随的增加而增加，铁心饱和程度增加；（2分）由于磁导率下降，磁阻增大。根据磁路欧姆定律 ，当线圈匝数减少时，空载电流增大；（2分）又由于铁心损耗，所以铁心损耗增加；（2分）因为外加电压不变，所以根据，所以原方电动势基本不变，而副方电动势则因为磁通的增加而增大。（2分）一2-10为什么电压互感器在运行时不允许副边短路？电流互感器在运行时不允许副边开路？答：由于电压互感器副边所接的测量仪表，例如电压表、功率表的电压线圈等，其阻抗很大，故电压互感器运行时相当于一台降压变压器的空载运行，电压互感器是按空载运行设计的。若电压互感器在运行时副边短路会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组。（3分）电流互感器在运行时不允许副边开路是因为电流互感器的原方电流是由被测试的电路决定的，在正常运行时，电流互感器的副方相当于短路，副方电流有强烈的去磁作用，即副方的磁动势近似与原方的磁动势大小相等、方向相反，因而产生铁心中的磁通所需的合成磁动势和相应的励磁电流很小。若副方开路，则原方电流全部成为励磁电流，使铁心中的磁通增大，铁心过分饱和，铁耗急剧增大，引起互感器发热。同时因副绕组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全。（5分）一3.根据接线图，确定其联结组别。 一3-1T 一3-2T 一3-3T 一3-4T 一3-5T 一3-6T 一3-7T 一3-8T 答 电动势相量图及联结组别如下图。 一3-1D 一3-2D 一3-3D 一3-4D 一3-5D 一3-6D 一3-7D 一3-8D 二1、有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN，d接线，试求：变压器额定电压和额定电流；变压器原、副线圈的额定电压和额定电流。（本题12分）解：. 一、二次侧额定电压 （2分） 一次侧额定电流（线电流）（2分） 二次侧额定电流（线电流）（2分） 由于YN，d接线一次绕组的额定电压（1.5分）一次绕组的额定电流 （1.5分） 二次绕组的额定电压（1.5分）二次绕组的额定电流（1.5分）二2、一台三相变压器，联结组，在低压侧做空载试验，所测数据为：试求：（1）励磁参数的标幺值；（2）分别折算到高压侧的实际值（本题12分）解：（1）高、低压侧额定电流分别为：（2分）高、低压侧阻抗的基值分别为：（2分）将空载试验数据分别转化成标幺值形式，即（2分）由空载试验数据得励磁参数标幺值为（2分）（2）折算到高压侧的励磁参数实际值为（4分）二3、一台三相变压器，联结组，在高压侧做短路试验，所测数据为：，试求：（1）短路参数的标幺值；（2）分别折算到高压侧的实际值。（本题12分）解：（1）高、低压侧额定电流分别为：（2分）高、低压侧阻抗的基值分别为：（2分）短路试验数据分别转化成标幺值形式，即（2分）由短路试验数据得短路参数标幺值为（2分）（2）折算到高压侧的短路参数实际值为（4分）二4 、试分别画出单相变压器空载试验和短路试验时的接线图。（本题12分）解：单相变压器空载试验接线如图2-1所示 。为了便于测量和安全起见，通常在低压侧加电压，将高压侧开路。 （6分）图2-1单相变压器空载试验接线图单相变压器短路试验时的接线如图2-2所示。为便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。 （6分） 图2-2 单相变压器短路试验时的接线图二5、有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN，d接线，求变压器额定电压和额定电流；变压器原、副线圈的额定电压和额定电流。（本题12分）解：. 一、二次侧额定电压 （2分） 一次侧额定电流（线电流）（2分） 二次侧额定电流（线电流）（2分） 由于YN，d接线一次绕组的额定电压（1.5分）一次绕组的额定电流 （1.5分） 二次绕组的额定电压（1.5分）二次绕组的额定电流（1.5分）二6、一台三相变压器，联结组，在低压侧做空载试验，所测数据为：试求：（1）励磁参数的标幺值；（2）分别折算到高压侧的实际值（本题12分）解：（1）高、低压侧额定电流分别为：（2分）高、低压侧阻抗的基值分别为：（2分）将空载试验数据分别转化成标幺值形式，即（2分）由空载试验数据得励磁参数标幺值为（2分）（2）折算到高压侧的励磁参数实际值为（4分）二7、一台单相变压器，已知，试求：(1) 计算折算到副边后各阻抗值；(2) 画出折算副边后的T形等效电路。（本题12分）解：（1）变压器变比k 所以 （6分）（2） 折算副边后的T形等效电路： （6分）二8 、一台单相变压器，空载实验的结果如下：实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在空载630010.15000低压边试计算（1）折算到高压边的励磁参数；（2）画出空载试验时的接线图。（本题12分）解：（1）空载实验折算到高压边的参数 ，而k60/6.39.524（2分）所以（2分）（2分）（2分） （2）单相变压器空载试验接线如图2-1所示 。 （4分）图2-1单相变压器空载试验接线图二9 、一台单相变压器，短路实验的结果如下：实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在短路324015.1514000高压边试计算（1）折算到高压边的短路参数；（2）画出短路试验时的接线图。（本题12分）解：根据短路实验得到折算到高压边的参数 （2分） （2分）（2分） （2）短路试验时的接线如图2-2所示。 （6分） 图2-2 单相变压器短路试验时的接线图二10、一台单相变压器，已知折算到原边后的，短路实验的结果如下：实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在短路324015.1514000高压边试求：（1） 计算折算到高压边的短路阻抗值；（设）（2） 画出折算高压边的T形等效电路。（本题12分）解：（1）根据短路实验得到折算到高压边的参数 （2分） （2分） （2分）（3） 折算到高压边的T形等效电路： （6分）三1、一台三相变压器，联结组，在低压侧做空载试验，所测数据为： 在高压侧做短路试验，所测数据为：，试求：（1）满载及（滞后）时的效率；（2）（滞后）时的最大效率。（本题12分）解：（1）高压侧额定电流为： （3分）满载时效率为 （3分）（2）最大效率时,负载系数为 （3分）最大效率为 （3分）三2、 两台变压器并联运行，其数据如下：变压器A：；变压器B：试求：（1）总负载为4500KVA时，各变压器所分担的负载 （2）在不使任一台过载的情况下，两台变压器所能供给的最大负载和并联变压器组的利用率。（本题12分）解 1） = 7.06.5 SNA+SNB =1800kVA +3200kVA =4500 kVA （3分）解得= 0.943，= 0.876，则 SA =SNA= 0.943 1800 kVA =1698kVA SB = SNB = 0.876 3200 kVA =2803kVA （3分）2）由于短路电压小的变压器负载系数大，因此变压器A必先达到满载，设=1，则 =()(6.57.0)1=0.9286 （3分）总负载SSNASNB11800 kVA0.92863200 kVA4771kVA并联变压器组的利用率 （3分）三3、 一台三相双线圈变压器，SJ1100/3，100KVA，3000/400V，Y/Y012，P0616w，PkN2350w。现将其改成3000/3400升压自耦变压器。试求：（1） 该自耦变压器的额定容量、绕组容量和传导容量；（2） 双线圈变压器和自耦变压器满载且功率因数为0.8时的效率。（本题12分）解：（1）因为 （2分） 自耦变压器的绕组容量 （2分）自耦变压器是的额定容量 （2分）自耦变压器的传导容量 （2分）（2）双线圈变压器的效率 （2分）自耦变压器的效率 （2分）三4、 一台单相双绕组变压器，SN=100kVA，U1N/U2N=220/110V，po=400W，pkN=1200W。如果改接成330/220V的自耦变压器，试求：1） 自耦变压器的额定容量、传导容量和绕组容量各是多少？2） 在额定负载和cos=0.8的条件下运行时，双绕组变压器和改接成自耦变压器的效率各是多少？（本题12分） 解：1）自耦变压器的变比 （2分 自耦变压器的绕组容量与双绕组变压器的绕组容量，即额定容量相等 （2分自耦变压器的额定容量 （2分自耦变压器的传导容量 （2分 2）双绕组变压器的效率（2分改接成自耦变压器后po、pkN不变，其效率 （2分三5、一台三相变压器，联结组，。试求：（1）满载及时二次测电压；（2）满载及（滞后）时二次测电压；（3）满载及（超前）时二次测电压。（本题12分）解：（1）满载及时二次测电压（2分）二次侧线电压 （2分）（2）满载时负载系数（滞后），则，电压调整率为（2分）二次侧线电压 （2分）（3）满载时负载系数（），则，电压调整率为（2分）二次侧线电压 （2分）三6、 一台三相变压器，SN=5600kVA ，Y，d（Y/）接线，从短路试验（高压侧）得：U1k=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW；当U1=U1N时I2=I2N，测得电压恰为额定值U2=U2N。求此时负载的性质及功率因数角的大小（不考虑温度换算）。（本题12分）解： 高压侧短路阻抗 高压侧短路电阻高压侧短路电抗依题意 负载系数时，电压变化率 ,即 于是 为阻容性负载。三7、一台三相变压器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。额定电压时的空载损耗p0=3700W；额定电流时的短路损耗pkN=7500W（不考虑温度变化的影响）。试求：1） 计算满载及cos2=0.8（滞后）时的效率；2） 计算最大效率（本题12分）解：1) 满载时的效率 （5分）2) （3分）（4分）三8、两台变压器数据如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5，SNII=2000kAV，ukII=7.0联结组均为Y，d11额定电压均为35/10.5kVA。现将它们并联运行，试计算：1）当输出为3000kVA时，每