张广溢_电机学_习题答案

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1、1第第一一篇篇 变变 压压 器器 第第 1 章章 1.1 变压器是根据什么原理进行电压变换的？变压器的主要用途有哪些？ 答：变压器是一种静止的电器设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成频率相同的另一种电压等级的交流电能。变压器的主要用途有：变压器是电力系统中实现电能的经济传输、灵活分配和合理使用的重要设备,在国民经济其他部门也获得了广泛的应用，如：电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器） 、仪用互感器（电压互感器和电流互感器,在电力系统做测量用） 、特种变压器（如调压用的调压变压器、试验用的试验变压器、炼钢用的电炉变压器、整流用

2、的整流变压器、焊接用的电焊变压器等） 。1.2 变压器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？ 答：电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。绕组由铜或铝绝缘导线绕制而成，是变压器的电路部分。绝缘套管:变压器的引出线从油箱内部引到箱外时必须通过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。油箱：存放变压器油。分接开关，可在无载下改变高压绕组的匝数,以调节变压器的输出电压。1.3 铁心在变压器中起什么作用？如何减少铁心中的损耗？ 答：铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性

3、材料硅钢片叠成，其厚度为5mm. 035mm. 0，两面涂以厚23mm. 002mm. 0的漆膜，使片与片之间绝缘。1.4 变压器有哪些主要额定值？原、副方额定电压的含义是什么？答：变压器的主要额定值有：额定容量NS、额定电压NU1和NU2、额定电流NI1和NI2、额定频率Nf等。原、副方额定电压的含义是指：正常运行时规定加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压NU1；二次侧的额定电压NU2是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。对三相变压器，额定电压、额定电流均指线值。1-5 一台单相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，试求原、副方的额定电流。解：AUS

4、INN N50010101050003311AUSINN N7 .793103 . 610500033221-6 一台三相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d 接法，求原、副方的额 定电流。2解：AUSINN N48.8210353105000 33311AUSINN N9 .274105 .103105000 33322第第 2 章章 2.1 在研究变压器时，原、副方各电磁量的正方向是如何规定的？ 答：从原理上讲，正方向可以任意选择，但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。具体原则如下：（1）在负载支路，

5、电流的正方向与电压降的正方向一致；而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致；（2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则；（3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。2.2 在变压器中主磁通和原、副边绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动 势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？ 答：（1）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载时便有电功率向负载 输出，故主磁通起传递能量的作用；而漏磁通不起传递能量的作用，仅起压降作用。 （2）空 载时，有主磁通和一次侧绕组漏磁通，它们均由一次侧磁动势激励产生；负载时有主磁通， 一次侧绕组漏磁通，二侧次

6、绕组漏磁通。主磁通由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即2.1.0. FFF激励产生，一次侧绕组漏磁通由一次绕组磁动势1. F激励产生，二次侧绕组漏磁通由二次绕组磁动势2.F激励产生。 （3）在等效电路中，主磁通用励磁参数mx来反映它的作用，一次侧漏磁通用漏电抗1x来反映它的作用，而二次侧漏磁通用漏电抗2x来反映它的作 用。 2.3 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？当铁心饱和时情形又怎样？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。而当铁

7、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。2.4 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mfNEU11144. 4可知,11 44. 4fNUm,因此,一次绕组匝数减少,主磁通m将增加，磁密SBm m，因S不变，mB将随m的增加而增加，铁心饱和程度增加；由于磁导率下降。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，空载电流增大；又由于铁心损耗2 .12fBpmFe，所以铁心损耗增加；因为外加电压不变，所以根据mfNEU11144. 4，所以原方电

8、动势基本不变，而副方电动势则因为磁3通的增加而增大。 2.5 一台额定电压为V110/220的变压器，若误将低压侧接到V220的交流电源上，将会 产生什么后果？答：根据mfNEU11144. 4可知,此时主磁通增加接近2倍，磁路饱和程度大增，励磁 电流将会大大增加，铁耗和铜耗增大，变压器过热。同时噪声过大，振动明显。 2.6 变压器折算的原则是什么？如何将副方各量折算到原方？答：折算仅仅是研究变压器的一种方法，它不改变变压器内部电磁关系的本质。折算的 原则是保证折算方折算前后所产生的磁动势不变。副方各量折算方法如下： 将副方电流除以；副方感应电动势、电压乘以；漏阻抗、负载阻抗应乘以2。 2.7

9、 变压器的电压变化率是如何定义的？它与哪些因素有关？ 答：变压器的电压变化率定义为：当变压器的原方接在额定电压、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%100%100%2222220NNNUUU UUUU变压器电压变化率可按下式计算：%100)sincos(%2* 2*KKxRU。可 知变压器电压变化率的大小主要和以下物理量相关：（1）电压变化率与负载的大小（值） 成正比；在一定的负载系数下，当负载为阻感负载时，漏阻抗（阻抗电压）的标么值越大，电压变化率也越大；（2）电压变化率还与负载的性质，即功率因角数2的大小和正负有关。2.

10、8 为什么可以把变压器的空载损耗看做变压器的铁损，短路损耗看做额定负载时的铜 损？ 答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗12 0RI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11.1.1. ZIEU可知，由于漏阻抗压降11. ZI的存在，1E则更小。又根据mfNE1144. 4可知，因为1E很小，磁通就很小，因此磁密很低。再由铁损耗3 . 12fBpmFe，可知铁损耗很小， 可以忽略，额定负载时短路损耗可以近似看成额定负载时的铜损耗。 2.9 变压器在高压側和低压側分别进行空载试验，若各施加对应的额定电压，所得到铁 耗是否相

11、同？ 答：相同。空载试验时输入功率为变压器的铁损耗，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mfNEU44. 4可知，11 144. 4fNUN m ； 22 244. 4fNUN m，故12222122121 KNN UKU NUNUNNNNmm ，即21mm。因此无论在哪侧做，主磁通大小都是相同的， 铁损耗就一样。短路试验时输入功率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2-10 一台单相变压器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,铁心有效面积 A=1120cm2，铁心中

12、的最大磁密 Bm=1.45T，试求高、低压绕组的匝数和变比。 解: 高压绕组的匝数41524 10112045. 125044. 4103544. 444. 44311 1 AfBU fUNavNmN变压器的变比83.56352121kVkV UU NNkNN低压绕组的匝数26183.515241 2kNN2-11 一台单相变压器，SN=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32，x1=8.9，R2=0.0063，x2=0.013。求：1) 折算到高压侧的短路参数 Rk、xk和 Zk；2) 折算到低压侧的短路参数Rk、xk和Zk；3) 将 1） 、2）的参数用标么值表示，

13、由计算结果说明什么问题？4) 变压器的短路电压 uk及其有功分量 ukr、无功分量 ukx；5) 在额定负载下，功率因数分别为 cos2=1、cos2=0.8（滞后） 、cos2=0.8（超前）3 种情况下的U。解: 1) 1.26230600021VV UUkNN61. 80063. 01 .262 .432 21RRRk76.17013. 01 .269 . 82 21xxxk74.1976.1761. 82222 kkkxRZ2) 0126. 00063. 01 .26/2 .432 21RRRk0261. 0013. 01 .26/9 . 82 21xxxk029. 00261. 00

14、1264. 02222 kkkxRZ3)360101006000322 1111NNNNNSUIUZ0239. 036061. 8/1 NkkZRR0493. 036076.17/1 NkkZxx0548. 036073.19/1 NkkZZZ5529. 010100/230322 2222NNNNNSUIUZkNkkRZRR0239. 0529. 0/01265. 0/2kNkkxZxx0493. 0529. 0/0261. 0/2kNkkZZZZ0548. 0529. 0/029. 0/24) %48. 5%100 kkZu%39. 2%100 kkrRu%93. 4%100 kkxxu5

15、) U1( Rk* cos2+ xk* sin2) 100=(0.02391.0+0.05040) 100=2.39U2( Rk* cos2+ xk* sin2) 100=(0.02390.8+0.05040.6) 100=4.87U3( Rk* cos2+ xk* sin2) 100=(0.02390.8 - 0.05040.6) 100= -1.052-12 一台三相变压器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d 接法，f=50HZ。试验在低压 侧进行，额定电压时的空载电流 I0=65A，空载损耗 p0=3700W；短路试验在高压侧进行，额 定电流时的短路电压 Uk=450V，短路损耗 pkN=7500W（不考虑温度变化的影响） 。试求：1) 折算到高压边的参数，假定 R1=R2=kR21,x1=x2=kx21 ； 2) 绘出 T 形电路图，并标出各量的正方向； 3) 计算满载及 cos2=0.8（滞后）时的效率N； 4) 计算最大效率max。解：1) WWpp1233370031 31 00 ,AII53.