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， Io ,pFe 。（增加，减少或不变）答：m增大，Io增大，PFe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。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） 。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

2、分担负载；（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 。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 。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。8. 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 220/1

3、10V的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将 ,变压器将 。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 。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 。A 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

4、的空载电压波形为 。A 正弦波 B 尖顶波 C平顶波答：A6 . 变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少 10%,则X1 , X2及Xm的大小将。A : Xi和X2同时减少10, Xm增大B : Xi和X2同时减少到倍，Xm减少C : Xi和X2同时减少到倍， Xm增加D : X1和X2同时减少10%, Xm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 。A: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, F8 .联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。A：电压变化率

5、太大；B：空载环流太大；C：负载时激磁电流太大；D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B9 . 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 。A: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A: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. 磁通小，电势e正方向如图，W匝线圈感应的电势 e为A: d /dt B : Wd /dt C : -Wd /dt答：C13. 变压器铁耗与铜耗相等

6、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 :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； X1 ； X2 ； Xm； - I 0。A:变大B:变小C:不变答：A, B, C, B, A, A17. 一台Y/y0-12和一台Y/y0-8的三相变压器，

7、变比相等，能否经过改接后作并联 运行。A.能 B .不能 C .不一定 D .不改接也能 答：A18.一台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A,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 。A,增大；B ,减小； C, 不变。答：A21. 一台单相变压器额定电压为220/110V。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，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为 。A: ,B:,C :

8、,D:。答：A三、判断（每题1分）1 .变压器负载运行时副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E1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1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8 .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

9、器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。（）答：对10 .不管变压器饱和与否，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I% 产生励磁磁动势F0,在铁芯中产生交变主磁通6 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ei和e2,且有d 0d 0eiNi -、e2N2-显然，由于原副边匝数不等，即原副边的感应dtdt电动势也就不等，即 eiw&,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U=E、U2-E2,故

10、原副边电压不等，即 UwUb,但频率相等。2. 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？dde.ie0答：由eiNi-e2N2-0可知一L -,所以变压器原、副两边每dtdt Ni N2Ui U 2匝感应电动势相等。又UEi,U2=E2,因此一当Ui不变时，若Ni减少，则每匝Ni N2电压U增大，所以U2 N2U2将增大。或者根据U Ei 4.44 fNi m,若Ni减小， NiNi则 m增大，又U24.44fN2 m,故L2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

11、的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了铁心损耗， 采用0.35mm厚、表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。5 .变压器原、副方额定电压的含义是什么？UaN是指变压答：变压器一次额定电压 Un是指规定加到一

12、次侧的电压，二次额定电压 器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。五、计算（每题5分）1.一台三相变压器，原、副方额定电压U1NU2N10/3.15kV , Y/-11连接，匝电压为伏，副方额定电流 I2N 183.3A。试求（1）原副方线圈匝数；（2）原线圈电流及额定容量；（3）变压器运行在额定容量且功率因数为Cos 2 1、（超前）和情况下的负载功率。10解：（1）原万u 1N 区 5.7735kV（滞后）三种副方U 2N 3.15kV所以W1 -Uj匚 407T14.189（2）额定容量W2SnU 2 N14.189222T3U 2N I 2NSn .3 3.15 183.3 1000

13、KVAI 1NSn 3U 1N10003 1057.74A(3)因Pc S Cos 22 N所以当Cos 2 1时P2 1000 W当Cos 2 时P2 1000 x = 900 w当Cos 2 时P2 1000 X = 850 w2. 一台3KVA 230/115伏单相变压器，原线圈电阻r1 0,3 ，副线圈电阻r2 0.05原线圈漏抗X10.8 ,副线圈漏抗X20.1 ,铁耗PFe 45w,额定负载时铜耗P cu 85 w0求：（1） 副方功率因数为（滞后）时的电压变化率;（2）供给，功率因数为（滞后）负载时的效率解：（1）1 .Sn300013.043AI 1N230230I 2NSn3

14、00026.087A115115Z1NU 1N17,634I 1NZ 2NU 2N4.408I 2N所以rk门门 r2Z1Nr 20.30.05Z 2N17,6340.02844.408XkX10.80.1X217,6340.06814.408故副方Cos 2=（滞后）时电压变化率u rkCos 2 XkSin 2=%（2）供给负载时，如不考虑电流对U的影响时,u r kCos 2XkSin= x+xji 0.952=%此时端电压U' U2N（1 u） 115 （1 0.0478） 109.5V此时负载电流I2上竺竺 27.76AU2 109.5这个电流对电压变化率的影响为 u I 2

15、 u所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率27.76u 4.78% 5.09%26.087端电压U 2 115 (1 0.0509) 109.17V负载电流P23040109.1727.85A在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗为227 85 2P Io Pk （j85）85 96.88WPcu 12Pk （26.087）所以供给、功率因数为（滞后）负载时的效率为P2P2 P0 Pcu100%30403040 45 96.88100%95.54%3. 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（伏）电流（安）功率（W电源加在空载4802

16、45低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数及其标么值;(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 2 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:I 1N-SN 6.944 AU 1 NI 2NS 104.167 AU 2N(1)短路参数Zk15722.427其阻抗基值所以(2)空载时铁耗满载铜耗XkZlNZkrkXkPFePkNPkI2kZzlU 1NI 1NZkZinrkZ1NXkZ1NP0I(I1N61512.5549rk 18.587200 1036.876.9440.02160.01210.0179245 w2)

17、Pk6.9442)615 605.2w(3)额定负载电流时I 2N 104.167 A根据电压变化率近似公式此时副方电压所以P2P1u aCos0.0121 0.9U 2 U 2N (1U 2 I 2 nCOS 2P2 P0 PkN2 XkSin 2 得0.01791 0.81 1.87%1.87%) 471.02V471 104.167 0.9 44158.64 w44158.64 245 605.2 45008.64 w艮 100% 98.11%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

18、载480245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数 z k, rk, 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 2=（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： SIZ短路实验时，IN= 50kVAin= S/U in= 6.94A1N= Uin/I 1N= QK= 7A= I NZk= US/I k=157/7= QZS 0.0226154912.55rs 0.012XszS rS 18.59(2)铁耗:铜耗：PFePo|UN245 wP|615 wcuPkN |I S INu (RsCos 2 Xs

19、Sin 2)0.012 0.9 0.018 0.44 0.019U 2 U 2N (1 u) 480 (1 0.019) 470.9 V21 PkNP。2SnCOS 2 PkNP098.12%615 24550000 0.9 315 2455. 三相变压器的额定值为Sn= 1800kVA, UiN/U2N= 6300/3150V , Y, d11联结，空载损耗P0=,短路损耗Pk=,求(1) 当输出电流I2=I2N, COS 2=时的效率;(2) 效率最大时的负载系数m解：1、1 P-PSnCOS 2 Pk P098.1%/6.6 21.21 1800 0.8 6.6 21.222、当 Pcu

20、=Re 时发生、 DK D0maxK 0所以 JR 0.558PK-21.26. 一台三相变压器的铭牌数据如下，&= 750KVA Un/U2n= 10000/400V , Y, yn0联结。低压边空载实验数据为：L20 = 400V, I20= 60A, P°=3800w。高压边短路实验数据为：U1K= 440V, I 1K= 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Cos =,2(2) Cos(2)=时，计算电压变化率U%、二次侧电压 平及效率。解:I 1NSn- 3U 1N75043

21、.3 A,3 10ZlNU 1NI 1N10000 / .3 133.3443.31、空载实验:低压方:Z0U20I 2060由短路实验:R0Rm已3I2典 0.356022393.8 xm22X0 XmZ0 Ro200C 时；U 1K 440 / .3Zs TT43.3Pk 109003iT 3 43.323.835.871.94Rs 0.014522XSZs Rs 5.54xS 0.0415'1所以 r 10.97r1 r2 2 Rs1X1X22 Xs 2.772、Cos 2 0.8 （滞后）且 1（RsCos 2 XsSin0.0145 0.8 0.0415 0.6 0.0365

22、U2U 2N (1 u) 400 0.9635 385.4 V2PkNP01、SaN3U 1aN I 1aN3(U 1NU 2N)I 1NSnCos 22PkNP010900 3800750000 0.810900 380097.6%当Cos20.8 （超前）时:(RscOS 2XSSin2)0.0133U2U 2N (1 u)400 1.0133405.32 VSn Cos2PkN P02PkN97.6%Po19. 有一台变压器容量$ =5600kVA,Un/U2n= , Y, yn0, Uk=%,铁耗 PFe=,铜耗 Pm=,今改为自耦变压器U1lN/U2N=,求:1、改为自耦变压器后的容量SN自与原来双绕组时的容量 Sn双之比（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iKn自为额定电流IN的多少倍?与原双绕组时的稳定短路电流比I Kn自/I Kn双;3、改为自耦变压器后,在额定负载Cos =落后时效率比未改前提高多少?解：普通变压器：I 1NSn3Uin5600513.2 A