变压器的结构与工作原理试题及答案

1、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50HZ,如果误将低压侧接到380V上，则此时m, /0, pFe。（增加，减少或不变）答：m增大，人增大，卩以增大。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o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） o答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地 分担负载；（

2、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o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o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。& 引起变压器电压变化率变化的原因是答：负载电流的变化。9. 如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误

3、接到220V电压，则激磁电流 将 ,变压器将 o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_O 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_oA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：

4、A6. 变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10%,则X, X?及X,“的大 小将oA： X和X?同时减少10, X,”增大B： X和X?同时减少到0.81倍，X, “减少C： X和X?同时减少到0.81倍，心增加D： X和X?同时减少10%, X,”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 oA：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, F& 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为OA:电压变化率太大；空载环流太大；C负载时激磁电流太大；D不同联接组号的

5、变压器变比不同。答：B9. 三相变压器组不宜釆用Y,y联接组，主要是为了避免 oA：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oA：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. 磁通巾，电势e正方向如图，Wi匝线圈感应的电势e为A： dC/dt B： WidC/dt C： -WidC/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：

6、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：磁通； X ia; X 2o； X m: UzoIooA：变大B：变小C：不变答：A, B, C, B, A, A17. 台Y/y0-12和一台Y/y0-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联A.能 答：AB.不能C.不一定D.不改接也能1

7、8. 一台 50HZ的变压器接到60HZ的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将。运行A,增加B,减小C,不变.答：B19. 变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压oA,呈上升趋势；B,不变，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oA,增大；B,减小；C,不变。答：A21. 一台单相变压器额定电压为220/110Vo Y/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oA:0.06 ,B： 0.03 ,C： 0.12 ,D： 0.24 o答：A三、判断（每题1分）1. 变压器负载运行时副

8、边电压变化率随着负载电流增加而增加。（）答：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d为常数。（）答：错3. 变压器空载运行时，电源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. 变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等。（）答：错6. 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻口很小，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& 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、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。（）答：对10. 不

9、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，流过激磁电流Io，产生 励磁磁动势Fo,在铁芯中产生交变主磁通d）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d和e2,且有 j=_N 冬、e2 = -N2 显然，由于原副边匝数不等，即N1HN2,原副边的感 atat应电动势也就不等，即eiHez,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即UiEi、U2E2,故 原副边电压不等，即U1HU2,但频率相等。2. 试从物理意义

10、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j=_N 呱、学可知仏=竺，所以变压器原、副两边每 dt- dt N N、U U.匝感应电动势相等。乂 U1« El, U2E2,因此-7-当U1不变时，若N1减少，则每N N2匝电压乞增大,N.所以U2=N2将增大。或者根据/严耳=4.44艸&,”，若Ni减小，则,“增大，又匕=4.44阳2，”，故5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，同时乂起着器身的骨架作用。为了铁心损耗，采用0.35mm厚、表

11、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，同时乂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。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。五

12、、计算（每题5分）u1.一台三相变压器，原、副方额定电压L = 10/3.15W, y/A-11连接，匝%电压为14.189伏，副方额定电流I2N = 183.3Ao试求（1）原副方线圈匝数；（2）原线圈电流及额定容量;= 57735W（3）变压器运行在额定容量且功率因数为Cos（p“ = 、0.9 （超前）和0.85 （滞 后）三种情况下的负载功率。副方解：（1）原方U 2N® = 3.15/rV所以吩縊“077U 2N<P14.189= 222T2N（2）额定容量5 = 73x3.15x1833 = 10004/in =©Un10005/3x10=57.744（3

13、）因Pc=S Cosco.Z N所以当Cos（p2 = 1时卩2 = 1000 W当 Cos(p2 = 0.9 时P2 = 1000X0.9=900 w当Cos02 = O85时p2 = 1000X0.85 = 850 w2. 一台3KA 230/115伏单相变压器，原线圈电阻n = 0.3G ,副线圈电阻r2 = 0.05Q,原线圈漏抗m =副线圈漏抗忌=010,铁耗/屉=45卩 额定负载时铜耗Pn/ = 85wo求：（1）副方功率因数为0.9 （滞后）时的电压变化率；供给304kw,功率因数为0.95 （滞后）负载时的效率解：（1）心篙二鬻”.043AS n 30000.8 0.1心;宀;

14、厂為+忌°glZ防血= 17.6340IINZ2N = b = 4.408GI2N+Zn Z2N 17.634 4.408所以兀=片 + 厂；=丄 + 二=+ 221 = 0.0284故副方Cos02=O8 （滞后）时电压变化率Aw =厂;Cos© + 几 Sin®?= 5.524%（2）供给负载304kw时，如不考虑电流对的影响时,Aw = rCos(p + x；Sin(Pr= 0.028X0.95+0.0681 X 71-0.952此时端电压=4.78%U' = C/2jV(1-Am) = 115x (1-0.0478) = 109.5V此时负载电流I

15、i = =卫笑=27.76A U2 109.5这个电流对电压变化率的影响为u = /；«所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率“ = 21J6 x 4.78% = 5.09%26.087端电压U2 = 115x（1-0.0509） = 109.17V负载电流旦=2£理_ = 27.854-U2 109.17在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗为277 RS 2Pcu = / J Pk （） x 85 = 96.88 W52 “ '26.087丿所以供给3.04kw、功率因数为0.95 （滞后）负载时的效率为二xlOO%P2 + P0 + Pm30403040+

16、45 + 96.88x 100% = 95.54%3.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圧（伏）电流（安）功率（W）电源加在空载4805.2245低压边短路1577615高压边短路参数及其标么值;空载和满载时的铜耗和铁耗;试求:(1)(2)(3)额定负载电流、功率因数Cos(p2 = 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:/bV = = 6.944A/2A, = = 104.167AU 2N(1)短路参数Z严汁字= 22.42。“牛器T2.55GXk -= 18.58Q其阻抗基值所以z； = = 0

17、.0216 ZN= = 0.0121Z1N(2)空载时铁耗满载铜耗= =0.0179ZNPFe - Pq = 245 w；2 ?6 944 2P =() px 615 = 605.2 wkN J2'7 丿（3）额定负载电流时？2 = /2n = 104.167A根据电压变化率近似公式Aw = r"jCos(p2 + xSin(p2 得u = 0.0121 X 0.9+ 0.0179 x Jl 0.81 = 1.87%此时副方电压"2 = C/2N><(1 1.87%) = 471.02V所以P2 = U 2I 2nCos(p、= 471x104.167

18、x 0.9 = 44158.64 wPi = p2 + Po + pfoV = 44158.64 + 245 + 605.2 = 45008.64 w = xl00% = 9 8.11%Pi4. 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）电源加在边空载4805.2245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数心，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（p、=0.9 （滞后） 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

19、）SN=50kVAIin=Sn/U in=6.94 AZin=UiN/Iin= 1037.46 Q短.路实验时，Ik=7A=InZk=Us/Ik=1 57/7=22.43 QZ； = 0.022rs = = = 12.55Q49厂0.012"0.018(2)铁耗:铜耗：Pre=P.l =245 w讥NAw = psCos(p+xsSin(p=0.012x 0.9 + 0.018x0.44 = 0.019U. = Ujn(1 一心)=480x (1- 0.019) = 470.9 V0 尢n+P。P SnC°S(P2+ P P kN + Po= 9&12%1615 +

20、 245_ 50000x0.9 + 315+2455. 三相变压器的额定值为 SN=1800kVA, Uin/U2n=6300/3150V, Y, dll 联结，空载损耗Po=66kw,短路损耗Pk=21.2kw,求(1) 当输出电流b=l2N，Cos(p、=0.8时的效率;解：1、SNCos(ppk + pQ-1- 6.6 + 21.2 -98.1%1800x0.8 + 6.6 + 21.22、当 Pcu=Pfc 时发生RPk = P°6. 一台三相变压器的铭牌数据如下，Sn=750KVA, Uin/U2n= 10000/400V, Y, yiiO联结。低压边空载实验数据为：U2o

21、=4OOV, 120=60A, Po = 3800wo高压边短路实验数据为:Uik=440V, Iik=43.3A, pk=10900w,室温 20°C,试求:(1)变压器的参数，并画出等值电路；(2)当：a)额定负载Cos0,=O.8,解:(2)Cos(0丿=0.8时，计算电压变化率«%、二次侧电压U2及效率。7501、空载实验:低压方:=Sn ='=43 3 A 川叫V3xlO -乙马20卩20©兀广 2393.8GXo 兀“ =ylZo-Ro = 3$3Gz岀由短路实验：20°C时;%3x43.32尺=0.0145Xs = JZ；_ 用=5

22、.54G 甘 0.0415所以.1 ri = r2 = 2 = o-97Q. 1Xw = X2° = 3Xs = 2.na2、Cos(p = 0.8 (滞后)且0 = 1“ - 0(/?；Cos02+ £'"02)=0 0145x0.8 +0.0415x0.6 = 0.0365J严 UrQ-山')=400x 0 9635 = 385.4 V0'凡+几0S®% + 0An+R=97.6%10900+3800750000x0.8 + 10900+3800当Cos(pr = 02 (超前)时:Z = 0(R； Cos (p- xs Si

23、n ©) = -0.0133 Jr = (l-Aw) = 400xl.0133 = 405.32 V= 97.6%02 代v+P。PSnCoS(P2+ P PkN + Po19. 有一台变压器容量 SN=5600kVA, UiN/U2N=6.3/3.3kV, Y, vnO, 5=10.5%, 铁耗 PFe=25.5kw,铜耗 Pm=62.5kw,今改为自耦变压器 UiN/U2N=9.9/3.3kV,求：1、改为自耦变压器后的容量Snpi与原來双绕组时的容量Sn丈之比（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Ikh门为额定电流In的多少倍? 与原双绕组时的稳定短路电流比Ikhi-1/Ikh;3、改为自耦变压器后，在额定负载Cos0=O.8落后时效率比未改前提高多少？解：普通变压器:560073x6.3=513.2 AI INSn560073x3.3=98