电机学习题集

电机学习题集1第一章变压器基本工作原理和结构11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I0，产生励磁磁动势F0，在铁芯中产生交变主磁通0,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E1和E2,且有DTDNE011,DTDNE022,显然，由于原副边匝数不等,即N1N2，原副边的感应电动势也就不等,即E1E2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1E1,U2E2,故原副边电压不等,即U1U2,但频率相等。12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答由DTDNE011,DTDNE022,可知,2211NENE，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1E1,U2E2,因此，2211NUNU，当U1不变时，若N1减少,则每匝电压11NU增大，所以1122NUNU将增大。或者根据MFNEU111444，若N1减小，则M增大，又MFNU22444，故U2增大。13变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗为什么答不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。14变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用035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035MM厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。15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。16变压器原、副方和额定电压的含义是什么答变压器二次额定电压U1N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。17有一台D50/10单相变压器，VUUKVASNNN230/10500/,5021，试求变压器原、副线圈的电机学习题集2额定电流解一次绕组的额定电流AUSINNN764105001050311二次绕组的额定电流AUSINNN39217230105032218有一台SSP125000/220三相电力变压器，YN，D接线，KVUUNN510/220/21，求变压器额定电压和额定电流；变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。解一、二次侧额定电压KVUKVUNN510,22021一次侧额定电流（线电流）AUSINNN043282203125000311二次侧额定电流（线电流）AUSINNN2268732303125000322由于YN，D接线一次绕组的额定电压U1NKVUN02127322031一次绕组的额定电流AIINN0432811二次绕组的额定电压KVUUNN51022二次绕组的额定电流I2NAIN263968322687332第二章单相变压器运行原理及特性21为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通它们之间有哪些主要区别并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势答由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理区别1在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质磁路闭合。2在数量上，主磁通约占总磁通的99以上，而漏磁通却不足1。3在性质上，主磁通磁路饱和，0与I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，1与I1呈线性关系。4在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。空载时，有主磁通0和一次绕组漏磁通1，它们均由一次侧磁动势0F激励。负载时有主磁通0，一次绕组漏磁通1，二次绕组漏磁通2。主磁通0由一次绕组和二次绕组电机学习题集3的合成磁动势即210FFF激励，一次绕组漏磁通1由一次绕组磁动势1F激励，二次绕组漏磁通2由二次绕组磁动势2F激励22变压器的空载电流的性质和作用如何它与哪些因素有关答作用变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。性质由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。大小由磁路欧姆定律MRNI100，和磁化曲线可知，I0的大小与主磁通0,绕组匝数N及磁路磁阻MR有关。就变压器来说，根据MFNEU111444，可知，11444FNUM，因此，M由电源电压U1的大小和频率F以及绕组匝数N1来决定。根据磁阻表达式SLRM可知，MR与磁路结构尺寸SL,有关，还与导磁材料的磁导率有关。变压器铁芯是铁磁材料，随磁路饱和程度的增加而减小，因此MR随磁路饱和程度的增加而增大。综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。23变压器空载运行时，是否要从电网取得功率这些功率属于什么性质起什么作用为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利答要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。24为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么答铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。25一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I0呈什么波形加110伏时载电流I0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I0又呈什么波形答变压器设计时，工作磁密选择在磁化曲线的膝点（从不饱和状态进入饱和状态的拐点），也就是说，变压器在额定电压下工作时，磁路是较为饱和的。高压侧加220V，磁密为设计值，磁路饱和，根据磁化曲线，当磁路饱和时，励磁电流增加的幅度比磁通大，所以空载电流呈尖顶波。高压侧加110V，磁密小，低于设计值，磁路不饱和，根据磁化曲线，当磁路不饱和时，励磁电流与磁通几乎成正比，所以空载电流呈正弦波。低压侧加110V，与高压侧加220V相同，磁密为设计值，磁路饱和，空载电流呈尖顶波。电机学习题集426试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么这两个电抗谁大谁小，为什么答励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。电源电压降至额定值一半时，根据MFNEU111444可知，11444FNUM，于是主磁通减小，磁路饱和程度降低，磁导率增大，磁阻SLRM减小,导致电感MMMRNRIINNINIL21001100100增大，励磁电抗MMLX也增大。但是漏磁通路径是线性磁路，磁导率是常数，因此漏电抗不变。由MXUI10可知,励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不同的使用场合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流KKXUI1和短路时的电磁力,保证设备安全，希望漏电抗较大；对于配电变压器，为了降低电压变化率SINCOS22KKXRU,减小电压波动，保证供电质量，希望漏电抗较小。励磁电抗对应铁心磁路，其磁导率远远大于漏磁路的磁导率，因此，励磁电抗远大于漏电抗。27变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻R1很小，为什么空载电流I0不大如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何答因为存在感应电动势E1,根据电动势方程11001010010111JXRIZIRIXIJJXRIRIEEUMMM可知，尽管1R很小，但由于励磁阻抗MZ很大，所以0I不大如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即01E，01E，因此电压全部降在电阻上，即有11/RUI，因为1R很小，所以电流很大。28一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象答根据MFNEU111444可知，11444FNUM，由于电压增高，主磁通M将增大，磁密MB将增大,磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率降低，磁阻MR增大。于是，根据磁路欧姆定律MMRNI10可知,产生该磁通的励磁电流0I必显著增大。再由铁耗312FBPMFE可知，由于磁密电机学习题集5MB增大,导致铁耗FEP增大，铜损耗120RI也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。29一台220/110伏的变压器，变比221NNK，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么答不能。由MFNEU111444可知，由于匝数太少，主磁通M将剧增，磁密MB过大,磁路过于饱和，磁导率降低，磁阻MR增大。于是，根据磁路欧姆定律MMRNI10可知,产生该磁通的激磁电流0I必将大增。再由312FBPMFE可知，磁密MB过大,导致铁耗FEP大增，铜损耗120RI也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。210变压器制造时迭片松散，片数不足；接缝增大；片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响答（1）这种情况相当于铁心截面S减小，根据MFNEU111444可知知,11444FNUM，因此,电源电压不变,磁通M将不变，但磁密SBMM，S减小，MB将增大，铁心饱和程度增加，磁导率减小。因为磁阻SLRM，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律MMRNI10，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。又由于铁心损耗312FBPMFE，所以铁心损耗增加。（2）这种情况相当于磁路上增加气隙，磁导率下降，从而使磁阻SLRM增大。根据MFNEU111444可知,11444FNUM，故M不变，磁密SBMM也不变，铁心饱和程度不变。又由于312FBPMFE，故铁损耗不变。根据磁路欧姆定律MMRNI10可知，磁动势0F将增大，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。励磁阻抗减小，原因如下电感MMMRNRIINNINIL21001100100,激磁电抗MMMRNFLX212,因为磁阻MR增大，所以励磁电抗减小。已经推得铁损耗FEP不变，励磁电流0I增大，根据MMFERRIP20是励磁电阻，不是磁阻MR）可知，励磁电阻减小。励磁阻抗MMMJXRZ，它将随着MMXR和的减小而减小。（3）由于绝缘损坏，使涡流增加，涡流损耗也增加，铁损耗增大。根据MFNEU111444可电机学习题集6知,11444FNUM，故M不变，磁密SBMM也不变，铁心饱和程度不变。但是，涡流的存在相当于二次绕组流过电流，它增加使原绕组中与之平衡的电流分量也增加，因此励磁电流增大，铁损耗增大。再由MZIEU011可知，0I增加，励磁阻抗MMMJXRZ必减小。211变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响答根据MFNEU111444可知,11444FNUM,因此,一次绕组匝数减少,主磁通M将增加，磁密SBMM，因S不变，MB将随M的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率下降。因为磁阻SLRM，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律MMRNI10，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。又由于铁心损耗312FBPMFE，所以铁心损耗增加。励磁阻抗减小，原因如下。电感MMMRNRIINNINIL21001100100,激磁电抗MMMRNFLX212,因为磁阻MR增大，匝数1N减少，所以励磁电抗减小。设减少匝数前后匝数分别为1N、1N，磁通分别为M、M，磁密分别为MB、MB，电流分别为0I、0I，磁阻分别为MR、MR，铁心损耗分别为FEP，FEP。根据以上讨论再设，111KKMM，同理，111KBKBMM，122KRKRMM，13131K，13，显然，励磁电阻将增大。励磁阻抗MMMJXRZ，它将随着MMXR和的增大而增大。简单说由于磁路的饱和特性，磁密降低的程度比励磁电流小，而铁耗312FBPMFEMRI20，由于铁耗降低得少，而电流降低得大，所以励磁电阻增大。214两台单相变压器，VUUNN110/220/21，原方匝数相同，空载电流IIIII00，今将两台变压器原线圈顺向串联接于440V电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么答由于空载电流不同,所以两台变压器的励磁阻抗也不同（忽略11,XR），两变压器原线圈顺向串联，相当于两个励磁阻抗串联后接在440V电源上。由于两个阻抗大小不同，各自分配的电压大小不同，也就是原边感应电势不同，由于变比相同，使副边电势不同,既是二次的空载电压不同。215变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程答一次绕组有主电动势1E，漏感电动势1E，一次绕组电阻压降11RI，主电动势1E由主磁通0交变产生，漏感电动势1E由一次绕组漏磁通1交变产生。一次绕组电动势平衡方程为11111JXRIEU；二次绕组有主电动势2E，漏感电动势2E，二次绕组电阻压降22RI，主电动势2E由主磁通0交变产生，漏感电动势2E由二次绕组漏磁通2交变产生,二次绕组电动势平衡方程为22222JXRIEU。216变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同答空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势100NIF，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即210FFF,也就是221110NININI。217试绘出变压器“T”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。答“T”形等效电路电机学习题集9R1，X1一次侧绕组电阻，漏抗R2,X2二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值RM,XM励磁电阻，励磁电抗近似等效电路RKR1R2短路电阻XKX1X2短路电抗RM,XM励磁电阻，励磁电抗简化等效电路RK,XK短路电阻，短路电抗218当一次电源电压不变，用变压器简化相量图说明在感性和容性负载时，对二次电压的影响容性负载时，二次端电压与空载时相比，是否一定增加答两种简化相量图为图（A）为带阻感性负载时相量图，B为带阻容性负载时相量图。从相量图可见，变压器带阻感性负载时，二次端电压下降（12UU）。（A）BR1X1R2X2RMXM1U1I1E2I0I。2ULZR1X1R2X2RMXM1U1ILI1。2I0I。2ULZRKXK1U1。I2I。2ULZ1I2UKRI1KXIJ11U2UKRI1KXIJ11U1I电机学习题集10从相量图（B）可见容性负载时，二次端电压与空载时相比不一定是增加的。219变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同，为什么答接电阻负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率的需求；接电感负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率和负载的需求，接电容负载时，分三种情况1）当变压器本身所需的感性无功功率与容性负载所需的容性无功率相同时，变压器不从电网吸收无功功率，2）若前者大于后者，变压器从电网吸收的无功功率为感性的；3）若前者小于后者，变压器从电网吸收的无功功率为容性的。220空载试验时希望在哪侧进行将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载功率、空载电流、空载电流百分数及激磁阻抗是否相等如试验时，电源电压达不到额定电压，问能否将空载功率和空载电流换算到对应额定电压时的值，为什么答低压侧额定电压小，为了试验安全和选择仪表方便，空载试验一般在低压侧进行。以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。空载试验无论在哪侧做，电压均加到额定值。根据MFNEU444可知，111444FNUNM；222444FNUNM，故12222122121KNNUKUNUNUNNNNMM，即21MM。因此无论在哪侧做，主磁通不变，铁心饱和程度不变，磁导率不变，磁阻SLRM不变。根据磁路欧姆定律MMRINF可知，在MR、M不变时，无论在哪侧做，励磁磁动势都一样，即0201FF，因此202101NINI，则KNNII1120201，显然分别在高低压侧做变压器空载试验，空载电流不等，低压侧空载电流是高压侧空载电流的K倍。空载电流百分值10010101NIII，10020202NIII，由于NNKIIKII120102,，所以01I02I，空载电流百分值相等。空载功率大约等于铁心损耗，又根据312FBPMFE，因为无论在哪侧做主磁通都相同，磁密不变，所以铁损耗基本不变，空载功率基本相等。励磁阻抗02220111,IUZIUZNMNM，由于NNKUUKII210102,，所以221MMZKZ，高压侧励磁阻抗1MZ是低压侧励磁阻抗2MZ的2K倍。不能换算。因为磁路为铁磁材料,具有饱和特性。磁阻随饱和程度不同而变化，阻抗不是常数，所以不能换算。由于变压器工作电压基本为额定电压，所以测量空载参数时，电压应加到额定值进行试验，从而保证所得数据与实际一致。电机学习题集11221短路试验时希望在哪侧进行将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路功率、短路电流、短路电压百分数及短路阻抗是否相等如试验时，电流达不到额定值对短路试验就测的、应求的哪些量有影响，哪些量无影响如何将非额定电流时测得UK、PK流换算到对应额定电流IN时的值答高压侧电流小，短路试验时所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧进行。以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。电源加在高压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为2212211XXRRZK，铜损耗为21211RRIPNCU，短路电压111KNKNZIU，短路电压百分值为1001111NKNKUZIU电源加在低压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为2212212XXRRZK，铜损耗为21222RRIPNCU，短路电压222KNKNZIU，短路电压百分值为1002222NKNKUZIU，根据折算有1212221,RKRRKR，1212221,XKXXKX，因此短路电阻222212211KKRKRKRKRRR，短路电抗222212211KKXKXKXKXXX，所以高压侧短路电阻、短路电抗分别是低压侧短路电阻、短路电抗的2K倍。于是，高压侧短路阻抗也是低压侧短路阻抗的2K倍；由NNIKI21推得21CUCUPP，高压侧短路损耗与低压侧短路损耗相等；而且21KKKUU，高压侧短路电压是低压侧短路电压的K倍；再由NNKUU21推得21KKUU，高压侧短路电压的百分值值与低压侧短路电压的百分值相等。因为高压绕组和低压绕组各自的电阻和漏电抗均是常数，所以短路电阻、短路电抗KKXR,也为常数，显然短路阻抗恒定不变。电流达不到额定值，对短路阻抗无影响，对短路电压、短路电压的百分数及短路功率有影响，由于短路试验所加电压很低，磁路不饱和，励磁阻抗很大，励磁支路相当于开路，故短路电压与电流成正比，短路功率与电流的平方成正比，即KKNKNIUIU，22KKNKNIPIP，于是可得换算关系KKNKNIUIU，电机学习题集1222KKNKNIPIP。222当电源电压、频率一定时，试比较变压器空载、满载（020）和短路三种情况下下述各量的大小（需计及漏阻抗压降）（1）二次端电压U2；（2）一次电动势E1；（3）铁心磁密和主磁通M。答（1）变压器电压变化率为SINCOS22KKXRU，二次端电压NUUU221，空载时，负载系数0，电压变化率0U，二次端电压为NU2；满载（O02）时，负载系数1，电压变化率0U，二次端电压2U小于NU2；短路时二次端电压为0。显然，空载时二次端电压最大，满载（O02）时次之，短路时最小。（2）根据一次侧电动势方程11111111ZIEJXRIEU可知，空载时I1最小，漏电抗压降11ZI小，1E则大；满载时NII11，漏电抗压降11ZI增大，1E减小；短路时1I最大，漏电抗压降11ZI最大，1E更小。显然，空载时1E最大，满载时次之，短路时最小。（3）根据MFNE11444知，11444FNEM，因为空载时1E最大，满载时次之，短路时最小，所以空载时M最大，满载时M次之，短路时M最小。因为磁密SBMM，所以空载时MB最大，满载时MB次之，短路时MB最小。223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负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么答空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I02R1很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据11111111ZIEJXRIEU可知，由于漏电抗压降11ZI的存在，1E则更小。又根据MFNE11444可知，11444FNEM，因为1E很小，磁通就很小，因此磁密SBMM很低。再由铁损耗312FBPMFE，可知铁损耗很小，可以忽略，电机学习题集13短路损耗可以近似看成铜损耗。负载时，因为变压器电源电压不变，1E变化很小（11UE，主磁通几乎不变，磁密就几乎不变，铁损耗也就几乎不变，因此真正的铁损耗与空载损耗几乎无差别，是不变损耗。铜损耗与电流的平方成正比，因此负载时的铜损耗将随电流的变化而变化，是可变损耗，显然，负载时的铜损耗将因电流的不同而与短路损耗有差别。224变压器电源电压不变，负载（02）电流增大，一次电流如何变，二次电压如何变化当二次电压过低时，如何调节分接头答根据磁动势平衡方程102211NININI可知，KIINNIII2012201，当负载电流（即2I）增大时，一次电流一定增大。又电压变化率SINCOS22KKXRU，其中NII22，负载电流增大时，增大。因为02，所以0U且随着的增大而增大，于是，NUUU221将减小。因为变压器均在高压侧设置分接头，所以，变压器只能通过改变高压侧的匝数实现调压。二次电压偏低时，对于降压变压器，需要调节一次侧（高压侧）分接头，减少匝数，根据MFNEU111444可知，主磁通11444FNUM将增大，每匝电压MFNU44411将增大，二次电压MFNU22444提高。对于升压变压器，需要调节二次侧（高压侧）分接头，增加匝数，这时，变压器主磁通、每匝电压均不变（因一次侧电压、匝数均未变），但是由于二次侧匝数增加，所以其电压MFNU22444提高。225有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U1N1100伏，副方均为U2N110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化每种连接原、副边的额定电流为多少解根据原、副线圈的串、并联有四种不同连接方式1）原串、副串101102110022221NNUUKAUSIAUSINNNNNN73221102500022732110025000222112）原串、副并2011011002221NNUUK电机学习题集14AUSIAUSINNNNNN454511050002732110025000222113）原并、副串511021100221NNUUKAUSIAUSINNNNNN732211025000254541100500022114）原并、副并10110110021NNUUKAUSIAUSINNNNNN454511050005454110050002211226一台单相变压器，SN20000KVA，KVUUNN11/3220/21，FN50赫，线圈为铜线。空载试验（低压侧）U011KV、I0454A、P047W；短路试验（高压侧）UK924KV、IK1575A、PK129W；试求（试验时温度为150C）（1）折算到高压侧的“T”形等效电路各参数的欧姆值及标么值（假定2,22121KKXXXRRR）；（2）短路电压及各分量的百分值和标么值；（3）在额定负载，1COS2、080COS22和080COS22时的效率；（5）当080COS22时的最大效率。解（1）低压侧励磁阻抗292424451011300IUZM低压侧励磁电阻822445104723200IPRM电机学习题集15低压侧励磁电抗21241822292422222MMMRZX变比5471111322021NNUUK折算到高压侧的励磁电阻30408225471122MMRKR折算到高压侧的励磁电抗332161212415471122MMXKX高压侧短路阻抗67585157102493KKKIUZ高压侧短路电阻2551571012932KKKIPR高压侧短路电抗44582567582222KKKRZX折算到CO75时短路电阻4486251523575235152357523575KCKRRO折算到CO75时短路阻抗8584458448622227575KCKCKXRZOO“T“型等效电路原副边的电阻22432448627521CKORRR“T“型等效电路原副边的电抗222924458221KXXX基准阻抗32420102000031022032321111NNNNNSUIUZ励磁电阻标幺值7733242030401NMMZRR励磁电抗标幺值8739324203321611NMMZXX短路电阻标幺值008032420448617575NCKCKZRROO短路电抗标幺值072403242044581NKKZXX“T“型等效电路原副边电阻的标幺值00402008027521CKORRR电机学习题集16“T“型等效电路原副边电抗的标幺值03620207240221KXXX2短路电压的标幺值0729032420858751751751CKNCKNCKNKOOOZZZUZIU短路电压有功分量的标幺值0080751751751CKNCKNCKNKAOOORZRURIU短路电压无功分量的标幺值07240111KNKNKNKRXZXUXIU短路电压的百分值297100100751751CKNCKNKOOZUZIU短路电压有功分量的百分值80100100751751CKNCKNKAOORURIU短路电压无功分量的百分值24710010011KNKNKRXUXIU3额定负载时,负载系数10SIN1COS22时，电压变化率和二次端电压分别为0080100801SINCOS22KKXRUKVUUUN91210110080112260SIN080COS222时，电压变化率和二次端电压分别为04984060072408000801SINCOS22KKXRUKVUUUN4521011049840112260SIN080COS222和080COS22时的效率；（5）当080COS22时的最大效率。电机学习题集18解（1）低压侧励磁阻抗292424451011300IUZM低压侧励磁电阻822445104723200IPRM低压侧励磁电抗21241822292422222MMMRZX变比5471111322021NNUUK折算到高压侧的励磁电阻30408225471122MMRKR折算到高压侧的励磁电抗332161212415471122MMXKX高压侧短路阻抗67585157102493KKKIUZ高压侧短路电阻2551571012932KKKIPR高压侧短路电抗44582567582222KKKRZX折算到CO75时短路电阻4486251523575235152357523575KCKRRO折算到CO75时短路阻抗8584458448622227575KCKCKXRZOO“T“型等效电路原副边的电阻22432448627521CKORRR“T“型等效电路原副边的电抗222924458221KXXX基准阻抗32420102000031022032321111NNNNNSUIUZ励磁电阻标幺值7733242030401NMMZRR励磁电抗标幺值8739324203321611NMMZXX短路电阻标幺值008032420448617575NCKCKZRROO电机学习题集19短路电抗标幺值072403242044581NKKZXX“T“型等效电路原副边电阻的标幺值00402008027521CKORRR“T“型等效电路原副边电抗的标幺值03620207240221KXXX2短路电压的标幺值0729032420858751751751CKNCKNCKNKOOOZZZUZIU短路电压有功分量的标幺值0080751751751CKNCKNCKNKAOOORZRURIU短路电压无功分量的标幺值07240111KNKNKNKRXZXUXIU短路电压的百分值297100100751751CKNCKNKOOZUZIU短路电压有功分量的百分值80100100751751CKNCKNKAOORURIU短路电压无功分量的百分值24710010011KNKNKRXUXIU3额定负载时,负载系数10SIN1COS22时，电压变化率和二次端电压分别为0080100801SINCOS22KKXRUKVUUUN91210110080112260SIN080COS222时，电压变化率和二次端电压分别为04984060072408000801SINCOS22KKXRU电机学习题集20KVUUUN4521011049840112260SIN080COS222时的电压变化率及效率；4当080COS22时的最大效率。解1、AUSINNN671660100011电机学习题集21AUSINNN73158361000223834507315811910005318731581191112222200200200MMMNNMNMRZXIISPIPRIIIZKWIIPPVIIUUKNKKNKNKKN95161515671614356515156716324022110569300169501000951605940600003565221KKKNKNKNKNKNKNKRZXSPPRUUUZ028502100830212121KKXXXRRR2、05693001695005940KKRKKAKKXURUZU69356951945KRKAKUUU3、电压变化率为0478060056930800169501SINCOS22KKXRU效率329710095161580100019516151100COS12220220KNNKNPPSPP4、最大效率时,负载系数为5430951650KNMPP电机学习题集22最大效率为75971005280100054305211002COS21020MAXPSPNM228、有一台S100/63三相电力变压器，KVUUNN40/36/21，Y，YN（Y/Y0）接线，铭牌数据如下I07P0600WUK45PKN2250W试求1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗43808750JZL，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。解1、045010054KKUZ02250NKNKNKSPPR039022KKKRZX24142251100/710006010072814100711222202000MMMNMMRZXSPIPRIZ2、作出等效电路后，按照电路原理的计算方法计算即可（略）。229一台三相变压器，SN5600KVA，KVUUNN6/35/21，Y，D（Y/）接线，从短路试验（高压侧）得U1K2610V、IK923A、PK53KW；当U1U1N时I2I2N，测得电压恰为额定值U2U2N。求此时负载的性质及功率因数角2的大小（不考虑温度换算）。解高压侧短路阻抗5113392321603KKKKKIUIUZ高压侧短路电阻07423923105332322KKKKKIPIPR电机学习题集23高压侧短路电抗3513074251132222KKKRZX依题意负载系数1时，电压变化率0U,即0SINCOS22KKXRU于是22SINCOSKKXROKKNKNKKKTGXRZXZRXRTG838351307423513074212112为阻容性负载。第三章三相变压器31三相心式变压器和三相组式变压器相比，具有会什么优点在测取三相心式变压器空载电流时，为何中间一相电流小于旁边两相答三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，但它具有下列缺点在电站中，为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故，往往一相发生事故，整个变压器都要拆换，但如果选用三相组式变压器，一相出了事故只要拆换该相变压器即可，所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍，增加了电站成本。在巨型变压器中，选用三相组式变压器，每个单台变压器的容量只有总容量的三分之一，故重量轻，运输方便。由于心式变压器三相磁路不对称，中间铁心柱磁路短，磁阻小，在电压对称时，该相所需励磁电流小。32单相变压器的组别（极性）有何意义，如何用时钟法来表示答单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。单相变压器仅有两种组别，记为I，I0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或I，I6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。我国国家标准规定I，I0为单相变压器的标准组别。33三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示答三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连接方式。用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6种偶数组别。34三相变压器有哪些标准组别，并用位形图判别之。电机学习题集24答标准组别有Y，YN0，YN,Y0,Y，Y0，Y，D11，YN，D11标准组别接线及位形图分别为见图示但是无论是Y，YN0、YN,Y0还是Y，Y0，位形图都有是一样的无论是Y，D11还是YN，D11，位形图也是一样的。Y，YN0YN,Y0Y,Y0接线位形图Y,D11YN,D11接线位形图BAACCBABCABC0ABCABCABCABCOABCABCBAACCBABCABCO电机学习题集2535试用位形图判别ABCDAACBBCY,Y4AABCBCY,D9AACBBCD,D2BCAABCD,D4ABCCABABCABCABCABCABCCAB电机学习题集2636D，Y（/Y）、Y，DY/、Y,YY/Y、和D，D（/）接线的三相变压器，其变比K与两侧线电压呈何关系答D,Y接线NNNNNNUUUUUUK21212133Y,D接线NNNNNNUUUUUUK21212133Y,Y接线NNNNNNUUUUUUK21212133D,D接线NNNNUUUUK212137试画出Y，Y2Y/Y2、Y,D5Y/5、D,Y1/Y1三相变压器的接线。答Y,Y2Y,D5D,Y138为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有何影响答因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波分量（只有这样，电流才是尖顶波）。如果没有三次谐波电流分量，主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分量，该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势，三次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及绕组的绝缘。39Y/接线的三相变压器，三次谐波电动势能在中形成环流，而基波电动势能否在中形成环流，为什么答三次谐波电动势大小相等，相位互差360O，即相位相同，因此在D中能够形成环流。ABCBCAABCABCABCCABABCABCBCAABC电机学习题集27而基波电动势大小相等，相位互差1200，任一瞬间三相电动势代数和恒等于0，因而不能在D中形成环流。310试分析为什么三相组式变压器不能采用Y/Y0接线，而小容量的三相心式变压器却可以答三相组式变压器由于三相磁路彼此独立，有三次谐波磁通通路。如果采用Y，Y接线，三次谐波电流将不能流通，电流为正弦波，由于磁路具有饱和特性，主磁通是平顶波，其中含有较大的三次谐波磁通，相绕组将感应较大的三次谐波电动势，它与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及绝缘。如果采用Y，YN接线，负载时二次侧可以为三次谐波电流提供通路，但由于受到负载阻抗的影响，三次谐波电流不可能大，因而对主磁通波形的改善甚微，也就不能改善电动势波形。心式变压器由于磁路彼此不独立，没有三次谐波磁通通路，三次谐波磁通只能从铁轭中散发出去，经由变压器油及油箱壁构成回路，因磁阻很大，三次谐波磁通很小，因此主磁通近似为正弦波形，相电动势波形也就基本为正弦波。但是由于三次谐波磁通频率为基波频率的3倍，将在经过的箱壁及其它结构件中产生较大的涡流损耗，引起局部过热，并降低变压器效率，因此这两种接线只适用于小容量的三相心式变压器。第四章变压器运行41变压器并联运行的理想条件是什么试分析当某一条件不满足时的变压器运行情况。答变比相等组别相同短路阻抗的标么值相等，短路阻抗角相等具体分析（一）变比不等时的并联运行（1）空载运行时的环流因为变比KK，所以变压器二次电动势KUKU11，在电动势差的作用下，两台变压器之间产生环流，其为KKCZZKUKUI11，因短路阻抗甚小，故即使变比K相差不大，它也能引起较大环流。（2）负载运行负载运行时，变比小的变压器所分担的电流大，而变比大的变压器所分担的电流小，因此，变比不等影响变压器的负荷分配，若变比小的变压器满载，则变比大的变压器就达不到满载，故总容量就不能充分被利用。（二）连接组别不同时的并联运行连接组别不同时，二次侧线电动势的相位差最小为300，二次绕组电动势差为22252015SIN2EEEO，它为线电动势的52，相电动势的35290，如此大的电动势差作用在由两副绕组构成的回路上，因为变压器短路阻抗甚小，必然产生很大环流，它将烧毁变压器绕组，故连接组别不同的变压器绝对不允许并联运行。（三）短路阻抗标么值不等时的并联运行经过分析，此时11KKZZ，式中,分别为两台变压器的负载系数。因此，短路阻电机学习题集28抗标幺值不等的结果，使短路阻抗标幺值大的变压器所分配的负载小，而使短路阻抗标幺值小的变压器所分配的负载大，致使总有一台变压器的容量不能被充分利用。为使各台变压器所承担的电流同相，还要求各台变压器的短路阻抗角相等。42一台Y，D11Y/11和一台D,Y11/Y11连接的三相变压器能否并联运行，为什么答可以，因为它们二次侧线电动势（线电压）具有相同的相位。43如图422所示，欲从35千伏母线上接一台35/3千伏的变压器B，问该变压器就是哪一种连接组别答采用Y，Y10或D，D10组别。由图示可知，105KV母线电压超前35KV母线电压30，3KV母线电压又超前于105KV母线电压30。因此，3KV母线电压超前35KV母线电压60,故B3应采用10号组别。44有四组组别相同的单相变压器，数据如下1、100KVA，3000/230V，UKI155V，IKI345A，PKI1000W；2、100KVA，3000/230V，UKII201V，IKII305A，PKII1300W；3、200KVA，3000/230V，UKIII138V，IKIII612A，PKIII1580W；4、300KVA，3000/230V，UKIV172V，IKIV962A，PKIV3100W；问哪两台变压器并联最理想答四台变压器变比相同，均为K3000/230。计算短路阻抗标么值和短路阻抗角短路阻抗4934534155KKKIUZ短路电阻840534100022KKKIPR短路电抗4138484049342222KKKRZX基准阻抗90101003000322NININININISUIUZ短路阻抗标么值050904934NIKKZZZ短路阻抗角OKKKRXTG22791短路阻抗596530201KIIKIIKIUZ短路电阻39751530130022KIIKIIKIIIPR短路电抗446397515962222KIIKIIKIIRZX电机学习题集29基准阻抗90101003000322NIINIINIINIINIISUIUZ短路阻抗标么值0732090596NIIKIIKIIZZZ短路阻抗角OKIIKIIKIIRXTG76771III短路阻抗25492261138KIIIKIIIKIIIIUZ短路电阻421850261158022KIIIKIIIIIIKIPR短路电抗215092421850254922222KIIIKIIIIIIKRZX基准阻抗45102003000322NIIINIIINIIINIIINIIISUIUZ短路阻抗标么值0504525492NIIIKIIIKIIIZZZ短路阻抗角OKIIIKIIIIIIKTGRXTG227942185021509211IV短路阻抗7881296172KIVKIVIVKIUZ短路电阻3350296310022KIVKIVKIVIPR短路电抗75631335078812222KIVKIVIVKRZX基准阻抗30103003000322NIVNIVNIVNIVNIVSUIUZ短路阻抗标么值05960307881IVNKIVKIVZZZ短路阻抗角OKIVKIVKIVTGRXTG279335