许晓峰《电机拖动》第三章习题.doc

第三章 变压器
思考题与习题
3.1 变压器是怎样实现变压的？为什么能变电压，而不能变频率？
3.2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成？
3.3 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？
3.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么？
3.5 变压器二次额定电压是怎样定义的？
3.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计？
3.7 一台380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在低压绕组上，会产生什么现象？
3.8 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通，它们有哪些区别？并指出空载和负载时产生各磁通的磁动势？
3.9 变压器空载电流的性质和作用如何，其大小与哪些因素有关？
3.11 一台220/110V的单相变压器,试分析当高压侧加220V电压时，空载电流i0呈何波形？加110V时又呈何波形？若110V加到低压侧，此时i0又呈何波形？
3.12 当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁损耗、二次侧感应电动势和变比都将如何变化？
3.13 一台频率为60Hz的变压器接在50Hz的电源上运行，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？
3.14 变压器的励磁电抗和漏电抗各对应于什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降至额定值的一半时，它们如何变化？这两个电抗大好还是小好，为什么？并比较这两个电抗的大小。
3.15 一台220/110V的单相变压器，变比k=N1/N2=2，能否一次绕组用2匝，二次绕组用1匝，为什么？
3.16 变压器运行时电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁阻抗和铁损耗有何影响？
3.17 变压器制造时： ①叠片松散、片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤。试分析以上几种情况对变压器铁心饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？
3.18 变压器负载时，一、二次绕组各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？并写出电动势平衡方程式。
3.19 试比较变压器空载和负载的励磁磁动势的区别？
3.20 为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，短路损耗可否近似看成铜损耗？
3.21 试说明磁动势平衡关系的概念及如何使用它来分析变压器运行。
3.22 试绘出变压器T形、近似和简化等效电路，并说明各参数的意义。
3.23 当电源电压一定，用变压器简化相量图说明阻感性负载和阻容性负载对二次端电压的影响。
3.24 变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同？为什么？
3.25 变压器空载试验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电流、空载电流百分值、空载功率及励磁阻抗是否相等？如试验时电源电压不加到额定值，问能否将测得的空载电流和空载功率换算到对应于额定电压时的值，为什么？
3.26 变压器短路试验一般在哪一侧进行？将电源加到高压侧或低压侧所测得的短路电压、短路电压百分值、短路功率及计算出的短路阻抗是否相等？如试验时电流达不到额定值，将对短路试验应测的各应求的哪些量有影响，哪些量无影响？如何将非额定电流时测得的Us、Ps换算到对应额定电流时的值？
3.27 试比较电源电压、频率一定时，变压器空载、满载（φ2>0o）及短路三种情况下，下面各量的大小（需计及漏阻抗压降）:（1）二次电压U2；（2）一次主电动势E1；（3）铁心磁通密度Bm。
3.28 变压器外加电压一定，当负载（φ2>0o）电流增大，一次电流如何变化？二次电压如何变化？当二次电压偏低时，对于降压变压器该如何调节分接头？
3.29 变压器负载运行时引起二次电压变化的原因是什么？二次电压变化率是如何定义的，它与哪些因素有关？当二次侧带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？
3.30 电力变压器的效率与哪些因素有关？何时效率最高？ 3.31 为何电力变压器设计时，一般取P0<PSN？如果取P0=PSN ，最适合变
压器带多大负载？
3.32 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.32图所示，在U1、U2端加电压，将U2—u2相连，用电压表测U1u1间电压。设变压器额定电压为220/110V，如U1u1为同极性端，电压表的读数为多少？如不为同极性端，则读数又为多少？
3.33 三相心式变压器和三相组式变压器相比，具有哪些优点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为何中间一相的电流小于两边的电流？
3.34 什么是单相变压器的联结组别，影响其组别的因素有哪些？如何用时钟法来表示？
3.35 什么是三相变压器的联结组别，影响其组别的因素有哪些？如何用时钟法来表示？
3.35 什么是三相变压器的联结组别，影响其组别的因素有哪些？如何用时钟法来表示？
3.36 试说明三相组式变压器不能采用Y，y及Y，yn联结的原因，而什么小容量心式变压器却能采用此种联结？为什么三相变压器中希望有一边作三角形联结？
3.37 试写出Y，y；D，d；Y，d和D，y联结三相变压器变比k与两侧线电压间的关系。
3.38 三相变压器的一、二次绕组按题3.38图联结，试画出它们的线电动势相量图，并判断其联结组别。
U1
V1
W1
u1
v1
w1
（a）
U1
V1
W1
u1
v1
w1
（b）

图3.38题
3.39 变压器并联运行的理想条件是什么？试分析当某一条件不满足时并联运行所产生的后果。
3.40 自耦变压器的功率是如何传递的？为什么它的设计量比额定容量小？
3.41 使用电流互感器和电压互感器时都须注意哪些事项？
3.42 有一台单相变压器,SN=50kV·A,U1N/U2N=10500/230V，试求一、二次绕组的额定电流。
3.43 有一台SN=5000kV·A，U1N/U2N=10kV/6.3kV，Y，d联结的三相变压器，试求:（1）变压器的额定电压和额定电流；（2）变压器一、二次绕组的额定电压和额定电流。
3.44 有一台单相变压器，额定容量为5kV·A，高、低压绕组均由两个线圈组成，高压边每个线圈的额定电压为1100V，低压边每个线圈的额定电压为110V，现将它们进行不同方式的联结。试问：可得几种不同的变比？每种联结时，高、低压边的额定电流为多少？
3.45 两台单相变压器，U1N/U2N=220/110V，一次侧匝数相等，但空载电流I0I= 2I0I。今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来，一次侧加440V电压，试问两台变压器二次空载电压是否相等？如不等，各为多少？
3.46 某三相变压器容量为500kV·A，Y，yn联结，电压为6300/400V，现将电源电压由6300V改为10000V，如保持低压绕组匝数每相40匝不变，试求原来高压绕组匝数及新的高压绕组匝数。
3.47 某单相变压器数据如下：SN=2kV·A，U1N/U2N=1100
/110V, ƒN=50Hz,短路阻抗ZS=(8+j28.91)Ω，额定电压时空载电流İ0=(0.01-j0.09)A，负载阻抗ZL=(10+j5)Ω。试求:（1）变压器近似等效电路，各参数用标么值表示；（2）一、二次额定电流及二次电压；（3）输入功率、输出功率。
3.48 某三相铝线变压,SN=750kV·A，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn0联结。低压边做空载试验，测出U20=400V，I20=60A，P0=3800W。高压边做短路试验，测得U1S=440V，I1S=43.3A，PS=10900W，室温20℃。试求：（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‘）；（2）当额定负载且cosφ2=0.8（滞后）和cosφ2=0.8（超前）时的电压变化率、二次电压和效率。

3.49 某三相变压的额定容量SN=5600kV·A，额定电压U1N
/U2N=6000/3300V，Y，d联结。空载损耗P0=18kW，短路损耗PSN=56kW，试求：（1）I2= I2N，cosφ2=0.8（滞后）时的效率η；（2）效率最高时的负载系数βm和cosφ2=0.8（滞后）时的最高效率ηmax。
3.50 一台三相变压器, SN=5600kV·A，U1N/U2N=35/6.3kV，Y，d联结，ƒN=50Hz，在高压侧做短路试验得US=2610V，IS=92.3A，PS=53kW。当U1= U1N、I2=I2N时，测得二次端电压恰为额定值，即U2= U2N，求此时负载的功率因数角，并说明负载的性质（不考虑温度换算）。
3.51 两台变压并联运行，联结组别均为Y，d11，U1N/U2N =35/10.5kV。变压器I:SNI=1250kV·A，uSI=6.5%；变压器II:SNII=2000kV·A，uSII=6%；试求：总输出为3250kV·A，每台变压分担的负载为多少？（2）在两台变压器均不过载的情况下，输出的最大功率为多少？此时并联组的利用率为多少？