第一章变压器的结构与工作原理试题及答案

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Φm      ,     ,        。（增加，减少或不变）

答：Φm增大，增大， 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：B

2.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：C

3.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

4.三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：A

5.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

    答：A

6.★★变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10℅，则，及的大小将    。

    A：和同时减少10，增大  

    B：和同时减少到0.81倍, 减少    

    C：和同时减少到0.81倍，增加

    D：和同时减少10℅，减少

    答：B

7.★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

8.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: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：B

9.★★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：B

10.★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：B

11.三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：A

12.磁通ф，电势е正方向如图，W1匝线圈感应的电势e为     。

A：dФ/dt     B：W1dФ/dt     C：-W1dФ/dt

答：C

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     铜耗。

A：大于     B：小于     C：等于

答：A

14.★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：B

15.★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，A

16.★★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      ；      ；        ；       ；U20        I0        。

A：变大                       B：变小                         C：不变

答：A，B，C，B，A，A

17.★★一台Y/-12和一台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．能          B．不能        C．不一定       D．不改接也能

答：A

18.★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：B

19.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：C

20.★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：A

21.一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（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r1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？

、显然，由于原副边匝数不等，即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等，即e1≠e2，而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1、U2≈E2，故原副边电压不等，即U1≠U2, 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？

答：由、可知，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1 E1,  U2≈E2，因此当U1 不变时，若N1减少, 则每匝电压增大，所以将增大。或者根据，若 N1减小，则增大， 又，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？

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？

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。

五、计算（每题5分）

1.★★一台三相变压器，原、副方额定电压，－11连接，匝电压为14.1伏，副方额定电流。

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1、0.9（超前）和0.85（滞后）三种情况下的负载功率。

解：（1）原方             

副方                     

所以                     

（2）额定容量            

（3）因                                    

所以当1时

1000  W

当0.9时

1000×0.9＝900 w

当0.85时

1000×0.85＝850 w

2.★一台3KVA，230/115伏单相变压器，原线圈电阻，副线圈电阻，原线圈漏抗，副线圈漏抗，铁耗w，额定负载时铜耗w。

求：(1)  副方功率因数为0.9（滞后）时的电压变化率；

(2) 供给3.04kw，功率因数为0.95（滞后）负载时的效率

解：（1）      

所以  

故副方Cos＝0.8（滞后）时电压变化率

＝5.524％

（2）供给负载3.04kw时，如不考虑电流对的影响时，

   ＝0.028×0.95+0.0681×

   ＝4.78％

此时端电压        

此时负载电流

这个电流对电压变化率的影响为

所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率

端电压

负载电流

在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗为

W

所以供给3.04kw、功率因数为0.95（滞后）负载时的效率为

 ＝

3.★一台单相变压器50KVA、7200/480V、60Hz。其空载和短路实验数据如下

（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；

（3）额定负载电流、功率因数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：             

(1)  短路参数         

其阻抗基值            

所以                  

(2) 空载时铁耗       w

 满载铜耗           w

(3)额定负载电流时    

根据电压变化率近似公式

得

此时副方电压        

所以           w

w

4.★一台单相变压器，50kVA，7200/480V，60Hz。其空载和短路实验数据如下：

（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；（3）额定负载电流，功率因数＝0.9（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：(1)           SN＝50kVA

                 I1N＝SN/U1N＝6.94A

                 Z1N＝U1N/I1N＝1037.46Ω

短路实验时，     IK＝7A＝IN

ZK＝US/IK=157/7=22.43Ω  

(2) 铁耗：      w

 铜耗：         w

(3)           

 V

5.★★三相变压器的额定值为SN＝1800kVA，U1N/U2N＝6300/3150V，Y，d11联结，空载损耗P0＝6.6kw，短路损耗Pk＝21.2kw，求

（1）当输出电流I2＝I2N，＝0.8时的效率；

（2）效率最大时的负载系数。

解：1、       

2、当Pcu＝PFe时发生、

所以

6.★★一台三相变压器的铭牌数据如下，SN＝750KVA，U1N/U2N＝10000/400V，Y，yn0联结。低压边空载实验数据为：U20＝400V，I20＝60A，P0＝3800w。高压边短路实验数据为：U1K＝440V，I1K＝43.3A，pk＝10900w，室温200C，试求：

（1）变压器的参数，并画出等值电路；（2）当：a）额定负载＝0.8，

（2）＝0.8时，计算电压变化率、二次侧电压u2及效率。

解：       A   

1、空载实验：

低压方：      

由短路实验：200C时；

所以       

2、      （滞后）且

  V

当（超前）时：

  V

19.★★有一台变压器容量SN＝5600kVA，U1N/U2N＝6.3/3.3kV，Y，yn0，Uk＝10.5％，铁耗PFe＝25.5kw，铜耗Pm＝62.5kw，今改为自耦变压器U1N/U2N＝9.9/3.3kV，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IKn自/IKn双；

3、改为自耦变压器后，在额定负载＝0.8落后时效率比未改前提高多少？

解：普通变压器： A

 A

1、    

       KVA＝8533 KVA

电磁容量：5600 KVA； 传递容量：2933 KVA

2、普通：短路电抗 倍

自耦：        

倍

3、普通：     

自耦：    

23.★★有一台的铝线变压器，，，连接方式为Y，yn，铁心截面积，取铁心最大磁密，试求：

（1） 一、二次绕组的匝数；

（2）按电力变压器标准要求，二次侧电压应能在额定上、下调节，希望在高压绕组边抽头以调节抵压绕组边的电压，试问如何抽头？

解：（1）先由算出，即：

（2）高压绕组抽头匝数

设高压绕组抽头匝数为，因为

所以