电机与拖动基础期末考试题库及答案

第一章绪论

1.一、填空：

2.磁通恒定的磁路称为，破通随时间变化的磁珞称

为。

3.答：直流磁路，交流磁路。

4.电机和变压器常用的铁心材料为o

5.答：软磁材料。

6.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。

7.答：远大于。

8.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是o

9.答：磁动势。

当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁

通，电感，电流；对交流磁路，则磁

通，电感，电流O

答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。

二、选择填空

恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电

感；电流；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时,

磁通；电感；电流。

A：增加B：减小C：基本不变

答：B,B,C,C,B,A

若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻O

A：增加B：减小C：基本不变

1.答：A

2.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。

A：存在B：不存在C：不好确定

3.答：A

磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。

A：线形B：非线性C：所有的

4.答：A

铁心叠片越厚，其损耗。

A：越大B：越小C：不变

答：A

三、判断

1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）

2.答：对。

3.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）

4.答：错。

5.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）

6.答：对。

若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。（）

7.答：对。

8.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。（）

9.答：对。

恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。（）

答：对。

磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。（）

答：错。

铁心叠片越厚，其损耗越大。（）

答：对。

四、简答

1.电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特

性？

答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小,

有饱和现象存在。

2.磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因

素有关？

3.答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩

擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值口的

a次方成正比。口

4.涡流损耗是由于通过铁心的磁通巾发生变化时，在铁心中产生感应

电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它

与交变频率f的平方和□的平方成正比。口

5.什么是软磁材料？什么是硬磁材料？

答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。

磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称

为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的

硬磁材料有铁氧体、轨铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回

线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常

用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。

6.磁路的磁阻如何干算？磁阻的单位是什么？

7.答：口，其中：口为材料的磁导率；1为材料的导磁长度；A为材料

的导磁面积。磁阻的单位为口。

8.说明磁路和电路的不同点。

答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗；

2）自然界中无对磁通绝缘的材料；

3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象；

4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。

6.说明直流磁路和交流磁路的不同点。

答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会

在激磁线圈内产生感应电动势；

2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗;

3）交流磁路中磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。

7.基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算时用的是哪

一种磁化曲线？

答：起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化,

所得的B二f（H）曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁

场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞

回线的顶点连接所得的曲线。二者区别不大。磁路计算时用的是基本磁

化曲线。

路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，

磁路计算能否用叠加原理，为什么？

答：有：安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的串联定律和并联定律；

不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。

在下图中，当给线圈外加正弦电压ul时，线圈内为什么会感应出电

势？当电流il增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。

答：在W1中外加ul时在口用中产生交变电流il,il在

W1中产生交变磁通巾，（1）通过W2在W2中和W1中均产生感应电势e2

和el,当il增加时Bl从b到a,e2从d到c,当il减少时el从a

到b,e2从c到d。

五、计算

下图是两根无限长的平行轴电线，P点与两线在同一平面内,

当导体中通以直流电流I时，求P点的磁场强度和磁通密度的大小和rl

方向。

口解：对于线性介质，迭加原理

适用，A在P处产生磁场强度

H“=J~

2万『

B在P出产生的磁场强度=

r2

由于□与□方向相同，如图所示

则HP=HAP+HBP

感应强度Bp"0HP=牛(L+L)

21「r2

上图中，当两电线分别通以直流电流(同向)I和异向电流T

时，求每根导线单位长度上所受之电磁力，并画出受力方向。

解：由于两根导体内通以同样大小的电流I,现在考虑其大小

时，它们受力是相同的。一根导体在另一根导体处产生磁感应强度B=

□(□)

所以每根导体单位长度受力f=Bl="(―^)

2乃八+r2

1.力的方向是通同向电流时相吸，通异向电流相斥。

在下图中，如果电流口在铁心中建立的磁通是中=DSinDt,副线圈

匝数是口口，试求副线圈内感应电势有效值的计算公式。

0

解：副线圈中感应电势的瞬时值

d（/）

&一也帮

=卬、。①Cosot

口感应电势口的有效值计算公式为：

（1）有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内，如下图所

示。试分别求出下列条件下线圈内的感应电势：

（2）导体内通以直流电流L线圈以速度v从左向右移动：

电流口二□SinDt,线圈不动：口

电流口=DSinDt,线圈以速度v从左向右移动。

解：（1）导体内通以电流I时离导体x远处的磁密为

2K

所以，当线圈以速度v从左向右移动时感应电

势大小为

e=—亚=—4\—^L.h.dx

dtdtJa+v,2办

=-L(^L.[na+Vt+C)

dt2〃a+vt

〃+Wv(a+vt)-v(a+v/+c)

2乃a+vt-\-c(。+W)2

2兀(a+vt)(a+v/+c)

(2)当线圈不动时，电流是口二□SinDt时，

.y+c”泳加〃&

a2乃x

=/VLln£+cSinot

27ra

所以C=一弛=一地里.In竺^oCosot

dt2"a

(3)电流口二口53口弧线圈以速度v从左向右移动时

J，+"24x

=3/丝三Sinot

2乃a+vt

所以，口=一口

=_如…n"三oCosot]

2乃a+vt+c(〃+w)2a+vt

=缈5.[―也幽—+足上匕&COS。t]

2"(a4-vt+c)(a+vt)a+vt+c

对于下图，如果铁心用口硅钢片迭成，截面积口=口后，铁

心的平均长度口=。々%,空气隙口叫线圈的匝数为600匝，试求产

生磁通口=[□韦时所需的励磁磁势和励磁电流。

f--__>————―-]

解：在铁心迭片中的磁密为

5^=—=11/12.25=0.9(T)

根据以硅钢片磁化曲线查出HFe=306(A/m)

在铁心内部的磁位降FFe=HFe*IFe=306*0.4=122.4

(A)

在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时

B°=BFe=O9(T)

所以"①=O9=7.i5xio5(A/m)

〃()47rxi。-/

x-

故Fa-H^^=7.15x]0^x0.5x|0^=357.5(A)

则励磁磁势F=凡+瓜=357.5+122.4=479.9安匝

励磁电流/=-=^-^=0.799(A)

fW600

磁路结构如下图所示，欲在气隙中建立口不伯的磁通，需要多大的磁

势？

解：当在气隙处不考虑边缘效应时，各处的磁密

B=C=7>10]=]4(7)

S5XJ0-4

硅钢片磁路长度/=30+80=110(mm)

D

铸钢磁路长度4=30+80+6()-1=169(mm)

查磁化曲线：□(A/nim)□(A/mm)

空气之中：□(A/mm)

故：各段磁路上的磁位降口(A)

Fr=///-*//-=1.88x169=389.0(A)

F67=/767*/a=H10xl=1110(A)

则:尸=口+口+口=1110+229.9+389.0=1728.9(A)

故需要总磁势1728.9安匝。

一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的

圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁

通为0.003韦伯，试求线圈应有匝数。铁环所用材料为铸钢。

解：铁环中磁路平均长度口(m)

圆环的截面积S=-7rD^=—^x0.05^=1.96xi(厂3(〃?2)

44

铁环内的磁感应强度。=,=00°3=1.528(7)

查磁化曲线得磁感应强度H=3180(A)

F=H//)=3180x1.89=6000(A)

2.故：线圈应有的匝数为W=D(匝)

设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数仍同上题中所求之值,

问此时线圈中应流过多少电流？如果线圈中的电流为4安，线圈的匝

数不变，铁心磁通应是多少？

解：在上题中磁通减少一半时磁密口

查磁化曲线得出磁场强度为=646(A/m)

所以，口(安/匝)

故此时线圈内应流过电流/「2=需=1.02(安)

当线圈中电流为4安时磁势b=W./=1200x4=4800(安匝)

22

设□所产生的磁通为0.0027韦，则：□(T)

查磁化曲线得磁场强度〃2=1945(A/m)

F=H•/=1945x1.89=3680(安匝)

22D

假设值小了，使□比口小了很多，现重新假设口韦，

则任冬」^=1.48(丁)

S1.96乂10-3

查磁化曲线得磁场强度〃3=271O(A/m)

F2=H2^=2710x1.89=5120(安匝)

在区/2,F2中采用插值得凡产生得磁通

fl，

r

“（l））—的IfI

°2=°2--------x（f，2-F2）x~

F?_F?2

=00029-始经*^（5120.48。。）」

5120-36802

=0.002878（韦）

设有100匝长方形线圈，如下图所示，线圈的尺寸为a=0.1米,

b=0.2米，线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n

=1000转/分旋转，均匀磁场的磁通密度口。试写出线圈中感应电势的

时间表达式，算出感应电势的最大值和有效值，并说明出现最大值时

故在t秒时刻线圈中的感应的电势e=2引向加/皿

所以e=2Bci-co—Sincot

2

100x0.8x0.1x0.2xl04.9x5ml04.9/

=168SinlO4.9t（v）

感应电势的最大值为=1683)

感应电势的有效值E=篝=119(v)

3.出现感应电势最大值时，线圈平面与磁力线平行。

(1)设上题中磁场为一交变磁场，交变频率为50Hz,磁场的最大磁通

密度口,

(2)设线圈不转动，线圈平面与磁力线垂直时，求线圈中感应电势的

表达式；

(3)设线圈不转动，线圈平面与磁力线成60度夹角，求线圈中感应

电势的表达式；

设线圈以n=1000r/m的速度旋转，且当线圈平面垂直于磁力线时磁

通达最大值，求线圈中感应电势的表达式，说明电势波形。

解：(1)通过线圈的磁通□

肉=0.1x0.2x0.8xSin\00/rt

=1.6xi()--Sz7?(l00m+9()°)

所以，线圈中的感应电势

e\=-w—=-100x1.6x1x]()0万。。5(1OOR+90°)=503Si〃l00m

dt

(2)当线圈不动，与磁力线成60度夹角时

e2=eiS加60°=503s加60°S历100加=435S/H00R

(3)当线圈以n=1000r/m转动时，

。3=。「5加(*27/)

=1.6x1。-2xS〃z(1(X)m4-90°)•04.9/

所以线圈中的感应电势e产-卬在

dt

=-100xl.6x|o-2fl00乃。心(100m+9O°)S%104.9/

+5/7?(lOOR+90°)x104.9C°sl049]

=167.8Cos209.3t-335.2Cos419t(v)

(1)线圈尺寸如上图所示，a=0.Im,b=0.2m,位于均匀恒定磁场中,

磁通密度B=0.8T。设线圈中通以10安电流，试求：

(2)当线圈平面与磁力线垂直时，线圈各边受力多大？作用方向如

何？作用在该线圈上的转矩多大？

当线圈平面与磁力线平行时，线圈各边受力多大？作用方向如何？

作用在该线圈上的转矩多大？

线圈受力后要转动，试求线圈在不同位置时转矩表达式。

解：(1)当线圈平面与磁力线垂直时，线圈两条长边所受之

力(每边受力)

=0.8x0.2x10=l.6(A^)

两条短边所受之力为==0.8x0.1x10=0.8[N)

此时，各边作用力或同时指向框外或同时指向

框内，线圈受力不产生转矩。

(2)当线圈平面与磁力线平行时，线圈中只有短边受力，其

大小仍为0.8(N),

故其产生的转矩为M=九xb=0.8x0.2=0.16(N.m)

此时转矩最大，方向是绕轴转动。

(3)在不同位置时，如果取线圈与磁场等位面的夹角为

。，则：在。角处仍仅有短边受力才能产生力矩。

短边受力九=().8(N)

所以，在@处线圈所受之力矩口

=0.8*0.2*Sin0

=0.16Sine(N•n)

（1）一铁心电抗器如图所示，线圈套在开口环形铁心上，线圈匝数W,

铁内磁路长1,截面积A,开口宽度3,试求：

（2）电抗器的电感

（3）当电流为i=安时的

L1］电抗器的磁能和容量；

［2］电抗器的等效电路；

［3］二极间的吸力。

解：（1）设磁路中磁通为4）,则铁（相对磁导率为

□）中磁强

Hr"•——

A〃（）・七

空气中不考虑边缘效应时〃（）=幺•工

故：产生d）所要磁势口

所以：口

则所需的激磁电流/=5二工・生也

WWA“0”，

故：电抗器的电感口

（2）电抗器的电抗x=2.L=24"”a卬?

1+而「

2

故电抗器的磁能和容量为。=*2=2乃〃2华也2

如铜耗电阻为r,铁耗电阻为口,

则等效电路如右图所示，口

其阻抗为Z"

两极间气隙（相距为x）中的磁场能量为

故两极间的吸引力f为

1(A〃0勺曲)2=4.()4r?+92

2A〃()/+〃/2(/+〃/)2"

第二章变压器

1.一、填空：

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，则此时口，口，口，口。

（增加，减少或不变）

答：□增大，口增大，口减小，口增大。

2.一台额定频率为50Hz的电力变压器接亍60Hz,电压为此变压器的

6/5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，励磁电抗增大，漏电抗增大。

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二，

U二,空载电流将，空载损耗将。

5.答：E近似等于U,U等于IR,空载电流很大，空载损耗很大。

6.变压器空载运行时功率因数很低，其原因为。

7.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。

8.一台变压器，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。

9.答：减小，减小。

10.变压器的副端是通过对原端进行作用的。

11.答：磁动势平衡和电磁感应作用。

12.引起变压器电压变化率变化的原因是o

13.答：负载电流的变化。

14.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。

15.答：增大很多倍，烧毁。

16.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。

答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器

烧毁。

17.三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。

18.答：电压波形畸变。

19.变压器副边的额定电压指o

20.答：原边为额定电压时副边的空载电压。

21.为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组o

22.答：采用d接。

23.通过和实验可求取变压器的参数。

24.答：空载和短路。

25.变压器的结构参数包括，，，，。

答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。

26.在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为o

答：1。

27.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为，仅和

一侧绕组交链的磁通为。

28.答：主磁通，漏磁通。

29.变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是—o

30.答：自耦变压器。

31.并联运行的变压器应满足(1),(2),(3)的要

求。

答：（1）各变压器的额定电压与电压比应用等；（2）各变压器的联结

组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

变压器运行时基本铜耗可视为，基本铁耗可视为。

答：可变损耗，不变损耗。

二、选择填空

三相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件

下，口越高，则3

A：副边电压变化率Au越大，效率n越高，

B：副边电压变化率Au越大，效率「越低，

C：副边电压变化率Au越大，效率n越低，

1.D：副边电压变化率Au越小，效率n越高。

2.答：D

一台三相电力变压器口二560!6么，□=10000/400（v）,D,y接法，负载

时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A时，则高压边的相电

流为。

3.A：808.3A,B：56A,C：18.67A,D：32.33AO

4.答：C

一台变比为k=l0的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁

阻抗标幺值为16,那末原边的励磁阻抗标幺值是。

5.A：16,B：1600,C：0.16o

6.答：A

变压器的其它条件不变，外加电压增加10%,则原边漏抗口，副边

漏抗口和励磁电抗□将。

A：不变，B：增加10%,C：减少10%。（分析时假

设磁路不饱和）

5.答：A

6.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

7.答：B

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

8.答：C

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；A

9.三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

10.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

A正弦波B尖顶波C平顶波

11.答：A

变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10%,则口，口及

口的大小将。

A：口和口同时减少10,口增大

B：□和□同时减少到0.81倍，□减少

C：口和口同时减少到0.81倍，口增加

D：□和口同时减少10%,口减少

12.答：B

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,F

联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为O

A：电压变化率太大；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。

13.答：B

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；

14.C：损耗增大;D：有效材料的消耗增大。

15.答：B

变压器原边匝数增加5%,副边匝数下降5悦激磁电抗将

A：不变B：增加约10%C：减小约10%

16.答：B

17.三相变压器的变比是指-----之比。

A：原副边相电势B：原副边线电势C：原副边线电压

18.答：A

磁通巾，电势e正方向如图，晅匝线圈感应的电势e为

A：d6/dtB：Wld①/dtC：-Wld①/dt

19.答：C

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：等于

20.答：A

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

21.答：B

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

22.答：B,B,A

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；口;口;口;U20

10O

A：变大B：变小C：不变

答：A,B,C,B,A,A

一台Y/n-12和一台Y/口-8的三相变压器，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

23.答：A

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.

24.答：B

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

25.答：C

单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电

流。

26.A,增大；B,减小；C,不变。

27.答：A

一台单相变压器额定电压为220/110VoY/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。

A：0.06,B：0.03,C：0.12,D：0.24。

答：A

三、判断

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。（）

2.答：对

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

载和空载时感应电势□为常数。（）

3.答：错

变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。（）

4.答：错

变压器频率增加，激磁电抗增加，漏电抗不变。（）

5.答：错

变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等。（）

6.答：错

变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻rl很小，因此电流

很大。（）

7.答：错

8.变压器空载和负载时的损耗是一样的。（）

9.答：错

10.变压器的变比可看作是额定线电压之比。（）

11.答：错

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。（）

12.答：对

不管变压器饱和与否，其参数都是保持不变的。（）

13.答：错

一台Y/口-12和一台Y/口-8的三相变压器，变比相等，能经过改接后

作并联运行。（）

14.答：对

一台50HZ的变压器接到60UZ的电网上，外时电压的大小不变，激磁

电流将减小。（）

15.答：对

变压器负载成容性，负载增加时，副边电压将降低。（）

16.答:错

变压器原边每匝数增加5%,副边匝数下降5%,激磁电抗将不变。

()

17.答：错

联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为电压变化率太大。

()

答：错

四、简答

从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？

1.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im,产生励磁磁动势fm,在铁芯中产生交变主磁通其

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el和e2,且有□□、口显然,

由于原副边匝数不等，即N1WN2,原副边的感应电动势也就不等,

即el^e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U1-E1.U2心E2,

故原副边电压不等，即U1HU2,但频率相等。

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？

答：由口、口可知匚1,所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。

又U1(E1,U2^E2,因此口，当U1不变时，若N1减少，则每匝电压

□增大，所以口将增大。或者根据口，若N1减小，则□增大，又口,

故U2增大。

变压器铁芯的作用是什么，为什么它要月0.35mm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。

为了减少铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

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。

2.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。

3.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。

为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主

要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？

答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别

考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理

区别：1.在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通

经过非铁磁性物质磁路闭合。

2.在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁

通却不足l%o

3.在性质上，主磁通磁路饱和，@ni与im呈非线性关

系，而漏磁通磁路不饱和，61。与il呈线性关系。

4.4.在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有

电能输出，起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在

本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。空载时，有主磁通口

和一次绕组漏磁通口，它们均由一次侧磁动势口激励。

负载时有主磁通口，一次绕组漏磁通口，二次绕组漏磁通口。主磁

通口由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即口激励，一次绕组漏磁通

□由一次绕组磁动势口激励，二次绕组漏磁通口由二次绕组磁动势口

激励。

变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？

答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁

通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称

为空载电流的无功分量.后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。

性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，

故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功

率减小。

5.大小：由磁路欧姆定律口，和磁化曲线可知，10的大小与主磁通”

m,绕组匝数N及磁路磁阻口有关。就变压器来说，根据口，可知,

□,因此，口由电源电压U1的大小和频率f以及绕组匝数N1来决

定。

6.根据磁阻表达式□可知，口与磁路结构尺寸口，口有关，还与导磁

材料的磁导率口有关。变压器铁芯是铁磁材料，口随磁路饱和程度

的增加而减小，因此口随磁路饱和程度的增加而增大。

综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝

数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。

变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什

么性质？起什么作用？为什么小负荷月户使用大容量变压器无论

对电网和用户均不利？

答：要从电网取得功率，有功功率供给变压器本身功率损耗，即

铁心损耗和绕组铜耗，它转化成热能散发到周围介质中；无功功率为主

磁场和漏磁场储能。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方

面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷

小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，

对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。

为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电

流各呈什么波形，为什么？

答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得

到正弦波电动势,空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁

通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得

到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。

7.试述变压器激磁可抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通,

对已制成的变压器，它们是否是常数？

8.答：激磁电抗是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数；漏

电抗是表征绕组漏磁效应的一个参数。

激磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压

器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在

频率一定时是常数。

变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻rl很小，为

什么空载电流10不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源

上，会如何？

答：因为存在感应电动势E1,根据电动势方程：

□可知,尽管U很小，但由于助磁阻抗Z］很大,所以□不大.如果接直流电琳,由于燧通恒定不变.境统中不感应电动势.即ZL

□,因此电压全部降在电陋上,即有口.因为□很小,所以电流很大。

变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压

器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？

答：根据□可知，口，因此，一次绕组电数减少，主磁通口将增加,

磁密口，因口不变，口将随口的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导

率口下降。因为磁阻口，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律口，当线圈

匝数减少时，励磁电流增大。又由于铁心损耗口，所以铁心损耗增加。

励磁阻抗减小，原因如下：电感口，激磁电抗口，因为磁阻口增大，

匝数口减少，所以激磁电抗减小。设减少匝数前后匝数分别为口、口，

磁通分别为口、口，磁密分别为口、口，电流分别为口、口，磁阻分别

为口、口，铁心损耗分别为口、口。根据以上讨论再设口，同理，口，口，

□,

于是口。又由于口，且口（口是励磁电阻，不是磁阻口），所以

□,即口，于是，口，因口，口，故口，显然，励磁电阻减小。励磁

阻抗口，它将随着口和□的减小而减小。

变比将减小。

如将铭牌为60Hz的变压器，接到50Hz的电网上运行，试分析对主磁

通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？

答：根据□可知，电源电压不变，□从60Hz降低到50Hz后，频率口下

降到原来的（1/1.2）,主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密门也

将增大到原来的L2倍，磁路饱和程度增加，磁导率口降低，

磁阻口增大。于是，根据磁路欧姆定律口可知，产生该磁通的激

磁电流口必将增大。

再由外,8或/3讨论铁损耗的变化情况。

60Hz时，□

50Hz时,□

因为，口，所以铁损耗增加了。

漏电抗口，因为频率下降，所以原边漏电抗口，副边漏电抗口减

小。又由电压变化率表达式

□可知,电压变化率口将琉□.□的减小而成小。

变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产

生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？

答：一次绕组有主电动势口，漏感电动势口，一次绕组电阻压降

口，主电动势口由主磁通口交变产生，漏感电动势口由一次绕组漏磁

通口交变产生。一次绕组电动势平衡方程为口；二次绕组有主电动势

□,漏感电动势口，二次绕组电阻压降口，主电动势口由主磁通口交

变产生，漏感电动势□由二次绕组漏磁通口交变产生，二次绕组电动势

平衡方程为口。

9.变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？

10.答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势口，负载时的励磁磁动

势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即口，也就是口。

11.试说明磁势平衡的概念及其在分析变压器中的作用。

12.答：磁势平衡就是在变压器中，当副边有电流产生时，口使得整个

磁势减小口，那么原边就要增加口，试口，这就是磁势平衡。在分

析变压器中，可据此从一个已知电流求出另一个电流，并知其电磁

本质。

为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗

看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短

路损耗有无区别？为什么？

答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空

载损耗近似看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁

耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜

耗。实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一

个是包含有其它损耗，

13.变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化口10%,试问

对口和口的影响怎样？如果仅将外施电压变化口10%,其影响

怎样？如果仅将频率变化口10%,其影响又怎样？

14.答：因为口，匚1,所以当原、副边匝数变化□_!()%时，□变化

口20%。由于N变化口10%,而U不变，使□变化口10%。又因为

口，磁通口变化口10%时□由于饱和影响，口变化口!<%,所以□的

变化大于口20%。

15.将外施电压变化口10%时，口也将变化口10%,使口不变，口的变

化大于口10%。这是因为口变化口10%,由于磁路饱和影响，口变

化大于口10%。

如果将频率变化口10%，口，所以口变化口10%,而f变化口10%,

则因为U不变，使□变化口10%。同样使□的变化大于口10%。

变压器空载时，一方加额定电压，虽然线圈(铜耗)电阻很小，电

流仍然很小，为什么？

答：因为一方加压后在线圈中的电流产生磁场，使线圈有很大的自

感电势（接近额定电;E,比额定电压小），所以虽然线圈电阻很小，电

流仍然很小。

一台口的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电

压一样，试问此时会出现什么现象？副边开路或短路对原边电流的

大小有无影响？（均考虑暂态过程）

答：因是直流电，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由

电阻产生，因而电流很大，为口。如副边开路或短路，对原边电流均无

影响，因为□不变。

（1）变压器的额定电压为220/110V,若不慎将低压方误接到

220V电源上，试问激磁电流将会发生什么变化？变压器

将会出现什么现象？

（2）答：误接后由口知，磁通增加近一倍，使激磁电流增加很

多（饱和时大于一倍）。此时变压器处于过饱和状态，副边

电压440V左右，绕组铜耗增加很多，使效率降低、过热,

绝缘可能被击穿等现象发生。

（3）一台Y/口连接的三相变压器，原边加对称正弦额定电压,

作空载运行，试分析：

（4）原边电流、副边相电流和线电流中有无三次谐波成分？

主磁通及原副边相电势中有无三次谐波成分？原方相电压及

副方相电压和线电压中有无三次谐波成分？

答：（1）由于原方Y接，三次谐波电流无通路。所以原边电流没

有三次谐波成分。副边三角形接，相电流中有三次谐波成分，而线电

流中没有三次谐波成分。

（2）主磁通中有三次谐波，原副方相电势中也有三次谐波成分。

原方的相电压中有三次谐波成分，副边相电压及原副方线电压中均无

三次谐波成分。

变压器有载运行时，变比是否改变？

答：变压器的变比口，不论空载还是有载，其匝数比是不会改变的。

16.□不过在测量变压比时，应在空载时测出原、副边电压口和口。计

算出来的口值更冷确。

有载时历测副边电压口较口相差较大，口值就不准确。

变压器的有功功率及无功功率的转换与功率因数有何关系？

答；变压器的额定容量一定时，视在功率口一定，功率因数口由负

载而定。当口较低时，变压器输出的有功功率小，无功功率大，当负载

的功率因数高，例如全部带照明负载，则口，变压器输出的全部是有

功功率。

励磁电抗口的物理意义如何？我们希望变压器的口是大还是小

好？若用空气心而不用铁心，则口是增加还是降低？如果一次绕组

匝数增加5%,而其余不变，则□将如何变化？如果一次、二次绕组

匝数各增加5%,则口将如何变化？如果铁心截面积增大5%,而其

余不变，则口将大致如何变化？如果铁心叠装时，硅钢片接缝间存在

着较大的气隙，则对口有何影响？

答：激磁电抗是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数

□大好；用空气心，口下降。N1增加5%,□降低，则口增加，口;

若Nl,N2各增加5%,口仍然同上，增加；铁心面积增加5%,则口增

加5%(大致)，所以口约增加5%,叠装时硅钢片接缝间存在着较大

□,则口降低。

有三台单相变压器，一、二次侧额定电压均为220/380V,现将它们

联结成Y,dll三相变压器组(单相变压器的低压绕组联结成星形，高

压绕组接成三角形)，若对一次侧分别外施380V和220V的三相电压,

试问两种情况下空载电流10、励磁电抗口和漏抗口与单相变压器比较有

什么不同？

答：三相变压器，Y,dll

(1)一次侧加380V,□V,

每台单相变压器的Ul=220V,与原来的空载运行一样。

所以I。、X”与Xg均不变。

(2)一次侧加220V,则口V

即每台单相变压器的一次侧所加电压为127V<220V,所以此时

的10降低，口增加，口不变。

五、计算

将一台1000匝的铁心线圈接到UOV,50Hz的交流电源上，由

安培表的读数得知口，口，把铁心抽去后电流和功率为100A和10尚。

假设不计漏磁，试求：(1)两种情况下的参数;

(2)磁化电流和铁耗电流;

(3)两种情况下的相同最大值。

解：(1)有铁心时：□

2导卷

2

x„,=Jz；「丈=,2202-40=195.96Q

取出铁心后:

Z“A小」Q

3・4

儿。==g2T2=0.458Q

(2)有铁心时磁化电流

X,”=0.5x19596=0.4454/1

Z.,220

铁耗电流

R40

j=0.5x——=0.09M

4〃220

当铁心取出后电流的有功分量

，R|