华北电力大学北京课件

1、华北电力大学(北京)1第三章 变压器 3.3 答：不会。因为直流电源加在变压器一次绕组上，将产生直流电流，在铁心中建立恒定磁通，恒定磁通不会在二次绕组中产生稳定的感应电动势。 另外，如加上和额定交流电压相同的直流电压，由于电感对直流相当于短路，故此时只有绕组电阻限制电流，电流将很大，并将烧毁变压器。 3.7 答：此时一次、二次绕组电压均超过额定电压的 倍，即低压电压为380v,而高压侧电压为660v,将损坏变压器的绝缘。 3.10 答：变压器空载运行时，从电网中要吸取有功和无功功率，用于建立主、漏磁场和供给铁心损耗以及铜损耗(r1i02) 。华北电力大学(北京)2 小负荷的用户使用大容量变压器

2、，对电网造成功率因数降低， 对用户来讲，使变压器的效率降低。 3.11 答：当高压侧加220v电压时，i0呈尖顶波。当高压侧加 110v电压时， i0呈正弦波，因此时变压器主磁路将处于不饱 和状态。将110v电压加在低压侧， i0呈尖顶波。 3.12 答：铁心饱和程度增加，空载电流增大，铁损耗增加，二次 侧感应电动势增加，变比减小。 3.13 答：相当于频率降低。则主磁通增加，空载电流增加，铁损 耗增加，漏抗减小。 3.15 答：不能。因为产生一定主磁通所需的磁动势n1i0是一定的， 当一次绕组匝数太少时（n1=2），则导致i0很大，变压器将 被损坏。华北电力大学(北京)33.16 答：变压器

3、运行时电源电压下降，将使铁心饱和程度下降，励磁电流下降，励磁阻抗上升，铁损耗下降。 3.17 答：铁心饱和程度增加，励磁电流增加，铁损耗增加；铁心饱和程度不变，励磁电流增加，铁损耗增加；铁心饱和程度不变，励磁电流不变，铁损耗增加。 3.24 答：变压器二次侧接电阻负载时，从一次侧输入的感性无功功率较小，只用于建立变压器的主、漏磁场。 当二次侧接电感性负载时，从一次输入较大感性无功功率，除用于变压器本身建立磁场外，还要供给负载的感性无功功率。 当二次侧接电容性负载时，从一次输入的无功功率分三种情况：华北电力大学(北京)4当电容性负载较小时，从一次侧输入较小的感性无功功率，此时变压器建立主、漏磁场

4、所需感性无功由电源和负载共同承担。 当电容性负载产生的感性无功正好等于变压器建立主、漏磁场所需的感性无功时，从一次侧输入的无功功率为零。 当电容性负载较大时，从一次侧输入的无功功率是容性的。 3.27 答：（1）u2空u2满u2短=0 （2）e1空e1满e1短 （3）bm空bm满bm短 3.44 解：可有四各种不同方式的联结，三种不同的变比。思考题与习题答案部分华北电力大学(北京)5（1）高低压边均串联 （2）高压边串联，低压边并联 （3）高低压边均并联 思考题与习题答案部分102202200kaaa，aiinn7 .22220500027. 22200500021201102200kaaa，

5、aiinn4 .45110500054. 41100500021101101100kaaa，aiinn4 .45110500054. 41100500021华北电力大学(北京)6 （2）高压边并联，低压边串联 3.45 答：二次侧电压不相等。因为i0i=2i0ii，忽略漏阻抗，则 励磁阻抗zmi=1/2zmii，一次绕组串联后加440v电压,但两台变 压器的一次侧电压不等,u1i=2u1ii,且 u1i146.7v,u1ii293.3v，所以二次侧电压不也不相 等,u2i=2u2ii,且u2i=73.4v,u2ii=146.6v。 3.46 解：（1）原来高压绕组的匝数 因为 ，所以 匝。思考

6、题与习题答案部分52201100kaaa，aiinn7 .22220500054. 41100500021nnuunpnp2121403400363001n6301n华北电力大学(北京)7 （2）新的高压绕组匝数 因为 ，所以 匝。 3.47 解：（1）变压器近似等效电路参数标么值 思考题与习题答案部分4034003100001n10001naausinnn82. 11100210311aausinnn2 .181102103224 .60482. 11100111iuznnb044. 62 .18110222iuznnb华北电力大学(北京)8 短路电阻： 短路电抗： 励磁阻抗： 负载阻抗：思

7、考题与习题答案部分0478. 04 .60491.281*zxxbss0132. 04 .60481*zrrbss0495. 00055. 082. 109. 082. 101. 010*0jjiiin96.1922. 266.8308.200495. 00055. 011*0*jjizm96.1922. 2*xrmm，83. 065. 104. 65102*jjzzzbll华北电力大学(北京)9 等效电路如图3.3所示： 图3.3 题3.47图 一次、二次侧电流及二次侧电压：*0i*1u*1i22. 2*rm96.19*xm0132. 0*rs0478. 0*xs65. 1*rl83. 0*

8、xl*2i*2u8 .2753. 02482. 047. 083. 00478. 065. 10132. 001*2oojji华北电力大学(北京)10 （3）输入功率和输出功率 输入功率： 输出功率：思考题与习题答案部分aaiiin65. 92 .1853. 02*22ojjjiii3256. 02977. 04755. 02482. 047. 00495. 00055. 0*2*0*1aaiiin02. 182. 156. 01*11ooolziu1 . 198. 07 .26847. 18 .2756. 0*2*2vvuuun7 .10711098. 02*22kwkwoiup952. 0

9、32cos02. 11100cos1111kwkwooiup928. 08 .271 . 1cos65. 97 .107cos2222华北电力大学(北京)113.48 解：（1）折算到高压侧的变压器“t”形等效电路参数 并画出等效电路图（设r1=r2，x1=x2） 由空载试验数据求励磁参数 折算到高压侧有： 思考题与习题答案部分85. 31603400300iuzm35. 0603380032200iprm83. 335. 085. 32222rzxmmm253400310003321uunnk华北电力大学(北京)12 由短路试验数据求短路参数 折算到75有： 思考题与习题答案部分25.240

10、685. 32522zkzmm94. 13 .43310900322iprsss75.21835. 02522rkrmm75.239383. 32522xkxmm87. 53 .43344030iuzss54. 594. 187. 52222rzxsss37. 294. 12022875228202287522875rrscs华北电力大学(北京)13 则 折算到高压侧的变压器“t”形等效电路如图3.4所示。 思考题与习题答案部分19. 137. 2212127521rrrcs03. 654. 537. 222227575xzscscsr77. 254. 5212121xxxsi0+-+-*1u

11、i175.218rm77. 22xzli2u2图3.4 题3.48图19. 11r77. 21x75.2393xm19. 12r华北电力大学(北京)14 （2）额定负载且cos2=0.8（滞后）和cos2=0.8（超前） 时的电压变化率、二次端电压和效率 额定负载且cos2=0.8（滞后）时 思考题与习题答案部分3 .1333 .43310000111iuznpnpb0178. 03 .13337. 217575zrrbcscs041603435451.zxxbss%.%).(%xruss923100600416080017801100sincos2275华北电力大学(北京)15 额定负载且c

12、os2=0.8（超前）时思考题与习题答案部分%61.97%1001090038008 . 075011090038001%100cos1110123220220ppsppsnnsnvvuuun3 .3844000392. 01122%07. 1%1006 . 00416. 08 . 00178. 01%100sincos2275xrscsuvvuuun3 .4044000107. 01122%61.97华北电力大学(北京)163.48 解：（1）当输出电流i2=i2n，cos2=0.8（滞后）时的 效率 （2）效率最高时的负载系数m和cos2=0.8（滞后）时的 最高效率max 思考题与习题答

13、案部分567. 056180ppsnm%6 .98%1001828 . 05600567. 01821%38.98%100561188 . 056001561181%100ppcosspp122sn202nsn20华北电力大学(北京)17 3.50 解：当=1时，u2=u2n，u=0，则： 而短路参数为： 所以 思考题与习题答案部分0sincos22xrssrrxrssss2tan33.163 .9232610iuzspsps07. 23 .92353000322iprsss2 .1607. 233.162222rzxsss128. 02 .1607. 2tan2华北电力大学(北京)18 为阻

14、容性负载 3.51 解：（1） ，代入数据得： 整理得： 又因为： 联立求解(1)、(2)式，得：si=1189kva，sii=2061kva 通过计算可知，短路电压大的变压器欠载，容量不能充分 利用，短路电压小的变压器过载。 （2）令 ，即 则思考题与习题答案部分o3 . 72uusssssiisiniiiinii1:1:61:5 . 612000:1250ssiii577. 0ssiii3250ssiiiakvssiii20001akvakvssiii11542000577. 0577. 0华北电力大学(北京)19 并联组的利用率为：思考题与习题答案部分akvakvsssiii315420

15、001154%05.9732503154%ssssssniiniiiiik华北电力大学(北京)20第三章 变压器自测题参考答案（一）填空题： 1. 一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏抗压降条件下， 其主磁通的大小决定于外加电压的大小，而与磁路的材质和几 何尺寸基本无关，其主磁通与励磁电流与非线性关系。 2. 变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越大，励磁电流越小。 3. 变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损 耗将增加（忽略漏阻抗压降的影响）。 4. 当变压器负载（20o）一定，电源电压下降，则空载电流i0 减小，铁损耗pfe减小。华北电力大学(北京)21 5. 一台2kva，

16、400/100v的单相变压器，低压侧加100v，高压侧开路，测得 i0=2a；p0=20w；当高压侧加400v，低压侧开路，测得i0=0.5a，p0=20w。 7. 变压器等效电路中的xm是对应于主磁通的电抗，rm是表示铁心损耗的等效电阻。 8. 两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台小。 9. 三相变压器的联结组别不仅与绕组的绕向和首末端标记有关，而且还与三相绕组的联结方式有关。 10. 变压器空载运行时功率因数很低，这是由于空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的华北电力大学(北京)22 （二）判断题： 1. 一台变压器一次侧电压

17、u1不变，二次侧接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则两种情况下，二次侧电压也相等。（ ） 2. 变压器在一次侧外加额定电压不变的条件下，二次侧电流大，导致一次侧电流也大，因此变压器的主磁通也大。（ ） 3. 变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减小。（ ） 4. 自耦变压器由于存在传导功率，因此其设计容量小于铭华北电力大学(北京)23铭牌的额定容量。（ ） 5. 使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器时二次侧则不允许开路。（ ） （三）单项选择题： 1. 变压器空载电流小的原因是：（ ） 一次绕组匝数多，电阻很大； 一次绕组的漏抗很大； 变压器的励磁阻抗很

18、大； 变压器铁心的电阻很大。 2. 变压器空载损耗： （ ） 全部为铜损耗； 全部为铁损耗；华北电力大学(北京)24 主要为铜损耗； 主要为铁损耗。 3. 一台变压器一次侧接在额定电压的电源上，当二次侧带纯电阻负载时，则从一次侧输入的功率：（ ） 只包含有功功率； 只包含无功功率； 既有有功功率，又有无功功率； 为零。 4. 变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流： （ ） 增加； 减少； 不变； 基本不变。 5. 一台变压器在 （ ）时效率最高。 =1； p0/ps=常数； pcu=pfe； s=sn。华北电力大学(北京)25（四）简答题：

19、 1. 为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成铜损耗？ 答：变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值，而此时二次绕组中电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此华北电力大学(北京)26时一次、二次绕组电流均为额定值，铜

20、损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可以忽略不计。因此短路损耗可近似看成为铜损耗。 2. 电源频率降低，其他量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗和漏抗的变化情况。 答：据u14.44n1m可知，当降低时， m（bm）增加，铁心饱和程度增加，励磁电流增加励磁电抗减小，漏抗减小。 3. 变压器的一次、二次侧额定电压都是如何定义的？ 答：一次侧额定电压是指规定加在一次侧的电压。二次侧额定电压是指当一次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。 华北电力大学(北京)274. 变压器理想并联运行条件是什么？哪一个条

21、件要求绝对严格？ 答：变压器理想并联运行的条件有三条： 各变压器一、二次侧的额定电压应分别相等，即变比相同； 各变压器的联结组别必须相同； 各变压器的短路阻抗（或短路电压）标么值zs*（us*）相等，且短路阻抗角也相等。 第个条件要求绝对严格。 （五）作图题： 1. 画出变压器带纯电阻性负载时的简化相量图。 答：如图3.5所示。华北电力大学(北京)28第三章 变压器 2. 画相量图判定组别。 答：如图3.6所示。 由相量图可知，图3.6a为y，y4联结组；图3.6b为y，d11联结组。 （六）作图题： 1. 三相变压器额定容量为20kva，额定电压为10/0.4kv,额1 xisj1ris1u

22、2ii21u1zis1图3.5 作图题1图华北电力大学(北京)29第三章 变压器定频率为50hz，y，y0联结，高压绕组匝数为3300。试求：（1）变压器高压侧和低压侧的额定电流；（2）高压和低压侧的额定相电压；（3）低压绕组的匝数。 图3.6 作图题2题 u1v1 w1u1v1w1（a）（b）u1v1 w1u1v1w1v1w1u1w1v1(u1)v1w1u1w1v1(u1)330o=30o11华北电力大学(北京)30第三章 变压器 解：（1）求电流 高压侧额定电流： 低压侧额定电流： （2）求电压 高压侧额定相电压： 低压侧额定相电压：aausinnn16. 110320311aausinnn87.284 . 0320322kvkvuunnp774. 5310311华北电力大学(北京)31第三章 变压器 （1）求匝数 低压侧绕组的匝数： 因为 所以 2.