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50H Z,如果误将低压侧接到380V上，则此时m_ Io ,卩尸。 。（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分

2、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220/110V的

3、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4.5.答；A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 A空载线B空载相C答：A单相变压器通入正弦激磁电流，二次侧的空载电压波形为 尖顶波CA 正弦波答：

4、A6.变压器的其它条件不变,若原副边的匝数同时减少电压额定负载时的线平顶波10%,则Xi , X2及Xm的大小将 。X1和X2同时减少10,Xm增大空载环流太大；不同联接组号的变压器变比不同。9.三相变压器组不宜采用A:线电势波形放生畸变；C:损耗增大；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 : Xi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

5、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:电压变化率太大；B:C:负载时激磁电流太大；D:答：BY,y联接组，主要是为了避免 B:相电势波形放生畸变；D:有效材料的消耗增大。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，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：C铜耗。13. 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A:大于 B :

6、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； U2oI 0A:变大B答：A, B, C, B, A, A:变小C:不变17. 一台Y/y-12和一台Y/y-8的三相变压器,变比相等，能否经过改接后作并联运行A.台匕冃匕不能 C 不一定D

7、 .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 : ，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

8、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

9、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Fo,在铁芯中产生交变主磁通e o,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ddeiNi 0、e2N2 0显然，由于原副边匝数不等，即2,原副边的感应dtdt电动势也就不等，即 eiM e,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U E、L2 E2,故原副边电压不等，即氏 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）

10、二次线圈的电压将如何变化答：由eiN1d 0、e2N2可知-ei丄，所以变压器原、副两边每dtdtNiN2匝感应电动势相等。又UEi, U2 E2,因此UiU2当Ui不变时，若Ni减少，则每匝NiN2电压Ui增大，所以UU222将增大。或者根据UiEi 4.44 fNim，若Ni减小,NiNi则m增大，又U24.44 fN2m，故U2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

11、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、副方额定电压仏 10/3.15kV，Y/U2

12、N11连接，匝电压为伏,副方额定电流12N 183.3A。试求（1）（2）原副方线圈匝数； 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 21、（超前）（滞后）三种情况下的负载功率。解：（1）原方10U1N35.7735kV副方U2N 3.15kV所以W1U 1N407T14.189W2U 2 N14.189222T（2）额定容量Sn3U 2N I 2NSn.3 3.15183.31000KVA1Sn1000-57.74A3 10I 1N3U 1n(3)因P2S Cos 2N所以当Cos21时P21000 W当Cos2时P21000 x = 900 w当Cos2时P210

13、00 x = 850 w2. 厶3KVA 230/115伏单相变压器,原线圈电阻r10.3，副线圈电阻r20.05原线圈漏抗x10.8，畐U线圈漏抗X20.1 ，铁耗PFe45W,额定负载时铜耗所以P cu求:解:85 Wo(1)1Sn300013.043AI 1N230230I 2NSn300026.087A115115：1NU 1N17.634I 1N:2NU 2N4.408I 2N门r 20.30.05Z 1NZ 2N17.6344.408X1X20.80.1功率因数为（滞后）负载时的效率ZXk副方功率因数为（滞后）时的电压变化率; 供给，rk ri r20.028417.6340.06

14、814.408故副方Cos 2 =（滞后）时电压变化率r kCos 2 XkSin=%（2）供给负载时，如不考虑电流对U的影响时,u r kCos 2 XkSin 2=X +X , 1 0.952=%此时端电压u U2N(1 u) 115 (1 0.0478) 109.5V此时负载电流| 2空 -304027.76AU 2109.5这个电流对电压变化率的影响为u I 2 u所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率4.78%5.09%26.087端电压U 2115 (1 0.0509)109.17V3040109.1727.85A负载电流P2 I 2U 2在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗

15、为2 Pcu 12 Pk(鑑285 96.88W所以供给、功率因数为（滞后）负载时的效率为P2P2 P0 Pcu100%100%95.54%30404596.883. 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480245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 1NSn6.944 AI 2NSn104.167 A(1) 短路参数其

16、阻抗基值所以(2) 空载时铁耗满载铜耗U k15722.42I k7Pk61512.55|2k49Jzkrk 18.58U 1N7200d CQQ O7IU36.8 7I 1N6.944Zk0.0216Z 1 Nrk0.0121Z 1NXk0.0179Z1 NPo 245 wU 2Nr kXkZ1NPFe? rk?Xk?ZkZk(3)额定负载电流时根据电压变化率近似公式PkN2)Pkk(944)2 615 605.2w7I 2| 2N 104.167 Au qCos 2 XrSin 2 得u0.01210.90.017910.811.87%此时副方电压U2U 2N (11.87%)471.02

17、V所以P2U 2I2 NCOS 2471 104.167 0.944158.64 wP1P2P0PkN44158.64245 605.245008.64 w旦 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）电源加在边空载480245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数 z k， r k， x K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 COS2（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：n= 50kVA1

18、N= S/U 1n= 6.94A1N= Un/I 1N=Q2短路实验时,k= 7A= I NZk= US/I k=157/7= QZs 0.022rsPf 殛 12.55Is 49rs0.012XszS rS 18.59Xs0.018铁耗:PFe245 w铜耗:P cuPkN I615 w(RsCosXs Sin )2 S 20.012 0.90.018 0.44 0.019U2N(1u) 480 (1 0.019)470.9 VSnCoS 22PkNP2PkNP61524598.12%50000 0.9 315 2455.三相变压器的额定值为Sn= 1800kVA, Uih/U2N= 630

19、0/3150V , Y, d11联结，空载损耗P=，短路损耗卩1=,求(1 )当输出电流I 2= l2N, COS 2=时的效率;(2 )效率最大时的负载系数m解：1、1一巳-SncOS 2 Pk P。98.1%6.6 21.21800 0.8 6.6 21.22、当Pcu = He时发生max2PkP。所以6.6 21.20.5586. 一台三相变压器的铭牌数据如下，S= 750KVA Un/U2n= 10000/400V , Y, ynO联结。低压边空载实验数据为：Uh = 400V, l20= 60A, P0 = 3800w。高压边短路实验数据为：Uik= 440V, I 1K= 43.

20、3A , pk= 10900w，室温 20C,试求:(1) 变压器的参数，并画出等值电路；(2)当：a)额定负载Cos解:(2) COS(2）=时，计算电压变化率U%、二次侧电压u2及效率。1空载实验:低压方:由短路实验:I 1NSn3U 1N75043.3 A,3 10Z 1NU 1NI 1N10000/3133.3443.3z。R0U20I 20RmXmX。Xm200C 时；ZsRsP03I 22393.8U1KI 1KPk3I260讐 0.352 2Z0 R0440 / . 343.3109003 43.323.835.871.94Rs0.01455.54Xs:2 2.ZsRsXs0.0

21、415所以11212 Rs0.97X11X212 Xs2.772、Cos20.8 （滞后）且1u(Rs Cos 2 Xssin0.0145 0.8 0.04150.60.0365SnCos 210900 3800750000 0.810900 380097.6%当cos20.8 （超前）时:(Rs Cos 2Xs Sin2)0.0133U2U 2N (1 U)400 1.0133405.32 VSnCos2PkN P 02PkN97.6%P019. 有一台变压器容量Sm= 5600kVA,Un/U2N=, Y, yn0, U=%，铁耗 PFe=，铜耗 Pm=，今改为自耦变压器Un/U2N=，求:U 2 U 2N(1 u) 400 0.9635 385.4 V2P kNP2P kNP1、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| 2NSn3U 2N5600