变压器和直流电机习题讲解

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1、变压器习题讲解一.填空题：1. 变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，主磁通将( )，励磁电流将( )。 2. 一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加额定电压测得的损耗_。3. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免( )。4. 不考虑铁心损耗时，当变压器的磁通随时间正弦变化时，磁路饱和的非线性性质将导致激磁电流成为与磁通同相位的( )波。5. 变压器的绕组归算，实质上是( )保持为不变量的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。二问答题1.一台变压器， ， ,当它接到频率为 ，电压为 的电源上运行时，问：励磁电流，铁耗，一、二次侧漏

2、抗，负载能力如何变化？为什么？HzfN50vUN220Hzf25vU110，1.答： 由式 可知， 前后两种情况主磁通相同。从磁路欧姆定律知，励磁电流不变。主磁通未变，磁密不变，频率减小，则铁耗减小（ ）。一、二次侧的漏电抗随频率的减小成正比减小。另外，二次侧感应电动势比原来减少一倍，故负载能力减小一倍。mfNEU11144. 43.12fBpmFe3 . 12fBpmFe2.变压器在额定电压和额定频率的电源下空载运行时，当频率保持不变，电源电压增加到1.1UN，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？若变压器二次侧短路，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？2.答：（1）此时主磁通增大，主磁路饱和程度增加

3、，铁心磁导率减小，磁阻增大，由磁路欧姆定律知，励磁电流大大增加，反映在等效电路中就是励磁电抗减小。或者说，单位磁化电流产生的磁通越大，励磁电抗就越小）。（2）二次侧短路，二次侧电流大大增加，由磁动势平衡知一次侧电流也大大增加，再从一次侧电压平衡方程式知，电压U1不变，漏阻抗压降大大增加，则电动势E1减小很多，主磁通随之减小，可知励磁电抗有所增加。三变压器负载运行原理示意图如图题三所示，当图中二次侧的电磁量正方向全部与图中相反时，列出变压器的六个基本方程式并画出相应的相量图.图题三图题三. 变压器负载运行原理图变压器负载运行原理图22121212222211111)()()(LmmmmZIUjx

4、rIEIIIEEjxrIEUjxrIEU三三. .解：此时变压器的基本方程式为：解：此时变压器的基本方程式为：题三的相量图四.一台单相变压器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 空载: 480 5.2 245 低压边 短路: 157 7 615 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、功率因数滞后时的电压变化率、副边电压及效率。四.解：(1) 短路参数 116.944NNNSAIU22104.167NNNSAIU15722.427kkkUZI55.127615

5、22kkkIPR58.1855.1242.222222kkkRZX其阻抗基值 11172001036.876.944NNNUZI所以 10.0216kkNZZZ0121. 087.103655.121*NkkZRR0179.087.103658.181*NkkZXX （2）空载时铁耗 WPpFe24500cup铜耗 满载铜耗 WPIIPkkNkN2 .605615)7944. 6()(221铁耗 WpFe245（3）额定负载电流时 22104.167NAII根据电压变化率近似公式%100)sincos(2*2*kkXRu%87. 1%100)81. 010179. 09 . 00121. 0(

6、u此时副方电压 22(1 1.87%)471.02NVUU所以 2222471 104.167 0.944158.64NCosUPIw WPpPPkN64.450082 .60524564.4415802121100%98.11%PP效率 变压器补充习题讲解 1.导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算?归算的原则是什么？答： 通过对变压器空载运行和负载运行时的理论分析，可以得到变压器的基本方程组。利用这组方程，便能对变压器进行定量计算。但是，解联立方程组是相当繁杂的，并且由于电力变压器的变比(又称电压比)较大，使变压器一次、二次绕组的电流、电压、阻抗等相差很大，使变压器一次、二次绕组的电流、

7、电压、阻抗等相差很大，计算时不方便，也不便于比较，画相量图更是困难。因此，在研究变压器的运行问题时，希望有一个既能正确反映变压器内部电磁关系，又便了工程计算的等效电路，来代替既有电路，又有磁路和电磁感应联系的实际变压器。2.在判别三相变压器绕组连接组号时，所用的“时钟表示法”是什么意思？答：三相变压器的绕组采用不同的连接时，一次绕组的线电压(或线电动势)与二次绕组的线电压(或线电动势)之间可以形成不同的相位。为了表明一、二次侧线电压(或线电动势)之间的相位关系，通常采用所谓的“时钟表示法”。两种方法： 根据三相变压器一、二次绕组的同名端和绕组的连接方法，分别画出一、二次绕组的电压(或电动势)相

8、量图。然后把一、二次绕组两个线电压(或线电动势)三角形的重心o和。重合，把一次侧线电压(或线电动势)三角形的一条中线(如oA)作为时钟的长针，指向钟面的12；再把二次侧线电压(或线电动势)三角形中对应的中线(如oa)作为时钟的短针，它所指的钟点就是该连接组的组号。 根据三相变压器一、二次绕组的同名端和绕组的联结方法，分别画出一、二次绕组的电压(或电动势)相量图。然后将两个相量图中的A点和a点重合，把一次绕组的线电压Uab(或线电动势Eab)作为时钟的长针，指向钟面的12；再把二次绕组相旦图中对应的线电压Uab(或线电动势Eab)作为时钟的短针，它所指的钟点就是该连接组号。3. 三相变压器的标准

9、连接组有几种？常用的有几种?为什么相变压器组不宜采用Y，y连接？ 答 三相变压器连接组的种类很多，对于一次侧绕组和二次侧绕组接成Y形或形的情形，三相变压器连接组号有24种。为了制造和并联运行时的方便，我国规定Y，yno、Y，d11、YN，dll、YN，y0和Y，yo五种作为标准连接组。五种标准联结组中，以前三种最为常用。 当铁心磁路达到饱和时，为使主磁通为正弦波、将需要尖顶波的励磁电流；反之，当励磁电流为正弦波时，其产生的主磁通的波形将成为平顶波。 三相变压器运行时，为使绕组中感应出的相电动势为正弦波，则需要磁路中的主磁通为正弦波；但是，当磁路达到饱和时，为使主磁通成为正弦波，励磁电流将变成尖

10、顶波。此时励磁电流中除含有基波分量外，还含有一定的3次谐波分量小。因为3次谐波电流大小相等、相位相同，所以，励磁电流中的3次谐波能否在变压器的三相绕组中流通，将直接影响到主磁通和相电动势的波形。 当三相变压器为Y，y连接组时，一次和二次绕组都是Y形连接且没有中线，励磁电流中的3次谐波分量不能流通，故励磁电流将接近于正弦波。若变压器工作点位于磁路饱和段，主磁通的波形将成为平顶波，此时，主磁通中除基波分量外，还将出现3次谐波分量，其3次谐波磁通大小相等、相位相同。 对于三相变压器组，由于各相磁路是独立的，3次谐波磁通可以在各自的铁心内形成闭合磁路，由于铁心的磁阻很小，故此时三次谐波磁通较大。三次谐

11、波磁通在绕组中感应出3次谐波电动势，严重时3次谐波电动势的幅值可达基波电动势幅位的50以上(因为3次谐波磁通的交变频率是基波磁通的交变频率人的3倍)，结果使相电动势的波形成为尖顶波。虽然在三相线电动势中，3次谐波电动势互相抵消，使线电动势仍为正弦波，但是相电动势峰值的提高将危害到各相绕组的绝缘，所以三相变压器组不宜采用Y,y连接。 在图示中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心柱上，已知A、B、c为正相序，试判断连接组a和b的组号。连接组号判别 首先根据一次绕组的联结方式，画出一次绕组的电压相量图，由于一次绕组为星形联结，所以一次绕组的电压相量图如图（a）所示(注意把一次侧线电压三角形的一