1、 第二章2 . 1 變壓器能改變交流電的電壓和電流,能不能改變直流電的電壓和電流?為什么? 答:變壓器能改變交流電的電壓和電流,但不能改變直流電的電壓和電流。因為變壓器是應用電磁感應原理而工作的,只有當一次繞組接交流電源時,一次繞組才會流過交流電流,在鐵心中產生變化的磁通,從而在二次繞組中產生感應電動勢;如果一次繞組接直流電源,則一次繞組流過的是直流電流,在鐵心中產生的磁通是恒定不變的,不能在二次繞組中產生感應電動勢,所以變壓器只能改變交流電的電壓和電流,不能改變直流電的電壓和電流。2 . 2 變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成? 答:變壓器的繞組流過交流電流時會在鐵心中產生磁滯

2、損耗和渦流損耗,統稱為鐵損耗。磁滯損耗與鐵磁材料的磁滯回線面積有關,硅鋼片的磁滯回線較窄,磁滯損耗較小。渦流損耗與鐵磁材料的電阻成反比,與鋼片厚度的平方成正比,硅鋼片是在電工鋼中加入少量的硅而制成,電阻率較大,用硅鋼片疊成的鐵心,鐵損耗較小,所以變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成。2 . 3 一臺變壓器額定電壓為220 /110 V ,若把二次繞組( 110 V )接在220 V交流電源上,主磁通和勵磁電流將如何變化? 答:若忽略變壓器繞組漏阻抗壓降,則繞組的端電壓與感應電動勢相等。正常工作時鐵心磁路處于飽和狀態。若把額定電壓為110 V的二次繞組接在220 V交流電源上,二次繞組感應

3、電動勢將增大一倍,感應電動勢與鐵心磁通成正比,所以鐵心磁通也將增大一倍,由于鐵心磁路處于飽和狀態, 勵磁電流將不只是增大一倍,而將增大許多倍。2 . 4 一臺變壓器一次繞組額定電壓為220 V ,不小心把一次繞組接在220 V的直流電源上,會出現什么情況?答: 若把額定電壓為交流220 V的變壓器一次繞組接在220 V直流電源上時,鐵心中產生的磁通將是恒定不變的,不會在一次繞組中產生感應電動勢,一次繞組電流,由于繞組電阻比較小,則一次繞組電流會很大,大大超過其額定電流,很快會將變壓器燒壞。2 . 5 變壓器空載運行時,功率因數為什么很低?這時從電源吸收的有功功率和無功功率都消耗在什么地方? 答

4、: 變壓器空載電流可分解為有功分量和無功分量,會產生鐵損耗,產生空載磁場,與相比小很多,約為0.01,所以功率因數很低。空載時從電源吸收的有功功率轉變為鐵損耗,無功功率轉變為繞組中的磁場貯能。2 . 6 何謂變壓器的主磁通?何謂變壓器的漏磁通?它們各有什么特點?各起什么作用? 答: 同時與一次和二次繞組相交鏈的磁通稱為主磁通,只與一次繞組或只與二次繞組相交鏈的磁通稱為漏磁通。主磁通經過的是鐵心磁路,磁阻小,磁通量大;漏磁通經過的磁路是空氣或變壓器油,磁阻大,磁通量小。主磁通起著傳遞電能的媒介作用;漏磁通不能傳遞能量,只產生電壓降。2 . 7 何謂變壓器的勵磁電抗?希望是大好還是小好?為什么?

5、答: 變壓器的勵磁電抗是表示變壓器繞組的勵磁電流在繞組中產生感應電動勢的電抗,即,>>,所以,表示單位勵磁電流在繞組中產生的感應電動勢,因而希望大好,越大,同樣的勵磁電流在繞組中產生的感應電動勢就越大。2 . 8 電抗 、的物理意義如何?當負載變化時,它們的數值變化嗎?為什么? 答: 電抗是表示一次繞組電流產生的漏磁通在一次繞組產生感應電動勢的電抗,;電抗是表示二次繞組電流產生的漏磁通在二次繞組產生感應電動勢的電抗,。當負載變化時, 、數值不變,因為漏磁通經過的是由空氣和變壓器油組成的線性磁路,沒有鐵磁材料的飽和現象,所以數值不變。2 . 9 何謂折算?變壓器參數折算時應該遵循什么

6、原則? 答: 折算是在保持變壓器內部原有電磁關系不變的前提下,把二次繞組的匝數變換為一次繞組的匝數，并對二次電磁量進行折合的算法。折算時遵循的原則是保持原有電磁關系不變,即磁動勢不變,輸出功率不變,銅損耗不變等等。2 .10 何謂標么值?若一次電流的標么值為0. 5 ,問二次電流的標么值為多少?為什么? 答: 某一物理量的實際值與其基準值之比,稱為該物理量的標么值。若一次電流的標么值為0. 5 ,則二次電流的標么值也為0.5,因為忽略空載電流時,則磁動勢平衡方程式為 即一次與二次電流的標么值相等。2 . 11 在一次側和二次側作空載試驗時,從電源吸收的有功功率相同嗎?測出的參數相同嗎?短路試驗

7、的情況又怎樣? 答: 在一次側和二次側作空載試驗時,從電源吸收的有功功率相同,測出的參數中,變比相同,但勵磁阻抗不相同,一次側測得的勵磁阻抗是二次側測得的勵磁阻抗的,因為無論是在一次側或二次側作空載試驗時的電壓都是其對應的額定電壓,鐵心磁通是額定磁通,鐵損耗相同,所以從電源吸收的有功功率相同。在一次側和二次側作短路試驗時,從電源吸收的有功功率也相同,一次側測得的短路阻抗也是二次側測得的短路阻抗的。2 . 12 準確地說變壓器的變比是空載時一次、二次繞組感應電動勢之比,還是負載時一次、二次電壓之比? 答: 準確地說變壓器的變比是空載時一次、二次繞組感應電動勢之比,不是負載時一次、二次電壓之比。由

8、于漏阻抗壓降較小,可以近似認為變壓器的變比是負載時一次、二次電壓之比。2 . 13 變壓器的電壓變化率的大小與哪些因素有關?答: 變壓器的電壓變化率與負載系數、短路阻抗和負載的功率因數有關。負載系數大,電壓變化率大;短路阻抗大,電壓變化率大;電阻性負載電壓變化率較小,電感性負載電壓變化率較大。2 . 14 變壓器的效率的高低與哪些因素有關?什么情況下變壓器的效率最高? 答; 變壓器效率的高低與負載系數及功率因數有關。在不變損耗(鐵損耗)與可變損耗(銅損耗)相等時變壓器效率最高。2 . 15 若三相變壓器的一次、二次繞組線電動勢領先 90 °,試問這臺變壓器聯結組標號的標號數是多少?答

9、: 將三相變壓器的一次繞組線電動勢作為時鐘的長針指向鐘面的“12”,二次繞組線電動勢落后90 °,作為時鐘的短針指向鐘面的“3”,所以聯結組標號的標號數是3。2 . 16 變壓器并聯運行的條件是什么?其中哪一個條件要絕對滿足?為什么?答: 變壓器并聯運行的條件有三:一是各一次側、二次側額定電壓分別相等,即變比相同;二是聯結組相同;三是短路阻抗標么值相等。其中第二個條件聯結組相同是要絕對滿足,因為若聯結組不同,表明并聯變壓器二次側繞組線電動勢之間有相位差,并聯運行時在二次側繞組線之間會產生電壓差,而變壓器短路阻抗較小,這樣就會在繞組之間產生較大的環流,將繞組燒壞。2 .17 何謂變壓器

10、容量?何謂繞組容量?在雙繞組變壓器中它們是相等還是不相等?在自耦變壓器中呢? 答: 變壓器容量就是變壓器的的視在功率,單相變壓器容量等于其端電壓與電流的乘積。繞組容量等于其端電壓與流過繞組電流的乘積。在雙繞組變壓器中變壓器容量與繞組容量相等;在自耦變壓器中它們不相等,變壓器容量等于繞組容量加上傳導容量,變壓器容量大于繞組容量。2 . 18 電壓互感器和電流互感器在使用中應注意哪些事項?答: 電壓互感器在使用中二次側不能短路,電流互感器在使用中二次側不能開路,無論是電壓互感器還是電流互感器在使用中二次側都要接地。2 .19 電焊變壓器外特性的特點是什么?答: 電焊變壓器的輸出電壓隨焊接電流的增大

11、而急劇下降,具有急劇下降的外特性。2 . 20 一臺三相電力變壓器,額定容量= 2 000 kV · A,額定電壓/ =6 /0 . 4 kV ,Yd接法,試求一次、二次繞組額定電流與各為多少? 解: 變壓器額定容量2 . 21 試計算下列各臺變壓器的變比K: ( 1 ) /=3 300 /220 V的單相變壓器; ( 2 )/=6 /0 . 4 kV的Yy接法的三相變壓器; ( 3 ) /=10 /0 . 4 kV的Yd接法的三相變壓器。 解: ( 1 )單相變壓器( 2 )Yy接法的三相變壓器( 3 )Yd接法的三相變壓器2. 22 一臺三相電力變壓器Yd接法,額定容量 =1 0

12、00 kV · A,額定電壓/=10 /3 . 3 kV ,短路阻抗標么值 =0 . 053 ,二次側的負載接成三角形,=( 50 +j85 ),試求一次側電流、二次側電流和二次側電壓?解: =1.75=忽略短路阻抗角與負載阻抗角的不同,則變壓器一相的阻抗Z為2 .23 一臺單相雙繞組變壓器,額定容量為=600 kV · A,/ =35 /6 . 3 kV ,當有額定電流流過時,漏阻抗壓降占額定電壓的6 . 5 %,繞組中的銅損耗為9 .5 kW (認為是75 的值),當一次繞組接額定電壓時,空載電流占額定電流的5 . 5 %,功率因數為0. 10 。試求: ( 1 )變壓

13、器的短路阻抗和勵磁阻抗各為多少? ( 2 )當一次繞組接額定電壓,二次繞組接負載 =80 40 °時的、及各為多少?解: (1) (2)=80 40 °=一相的阻抗Z為 =258240 °2 .24 一臺三相電力變壓器Yy聯結,額定容量為=750 kV · A,額定電壓/ =10 /0 . 4 kV ;在低壓側做空載試驗時,=400 V ,=60 A ,空載損耗=3 . 8 kW ;在高壓側做短路試驗時, =400 V ,= =43 .3 A ,短路損耗 =10 .9 kW ,鋁線繞組,室溫20 ,試求: ( 1 )變壓器各阻抗參數,求阻抗參數時認為,

14、,并畫出T型等值電路圖; ( 2 )帶額定負載,cos =0 . 8（滯后)時的電壓變化率u及二次電壓 ; ( 3 )帶額定負載,cos =0 . 8 (超前)時的電壓變化率u及二次電壓 。 解: (1) 低壓側的勵磁電阻為 勵磁阻抗 勵磁電抗 折算到高壓側的勵磁阻抗為同理 T型等值電路圖如題2.24圖 題2.24圖（2） =（3）2 . 25 兩臺三相變壓器并聯運行,有關數據如下:=1 250 kV · A,/=35 /10 . 5 kV ,=0 .065 ,Yd11 。=2 000 kV · A,/=35 /10 . 5 kV ,=0 . 06 ,Yd11 。試求: (

15、 1 )總輸出為3 250 kV · A時,每臺變壓器輸出為多少? ( 2 )在兩臺變壓器均不過載的前提下,并聯運行時的最大輸出為多少?解: (1) = (2) 兩臺變壓器均不過載時,令 則1154 KVAKVA2 . 26 有四臺三相變壓器,接線圖如題2 .26圖所示,通過畫繞組電動勢相量圖,確定它們的聯結組標號。 (a) (b) (c) (d)題2.26圖 變壓器接線圖解: 圖(a)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,當指向時鐘鐘面”12”時,則指向時鐘鐘面的”5”,故標號數為5,變壓器聯結組標號是Yd5。圖(b)中的

16、變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,當指向時鐘鐘面”12”時,則指向時鐘鐘面的”9”,故標號數為9,變壓器聯結組標號是Yd9。圖(c)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,標號數為8,變壓器聯結組標號是Yy8。圖(d)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,標號數為9,變壓器聯結組標號是Dy9。2 . 27 畫出下列聯結組標號變壓器的接線圖: ( 1 ) Yd3 ; ( 2 ) Dy1 。解: ( 1 ) Yd3,表示變

17、壓器一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,繞組電動勢相量圖如圖(1)所示,這樣,二次繞組線電動勢相量圖就有二個等邊三角形,即和。 圖（1） 在中,點已確定,則繞組的另一個個端點可以和連接在一起,也可以和連接在一起,所以變壓器二次繞組6個端點連接規律如圖(a)和圖(b)所示。 圖 (a) 圖 (b) 滿足圖(a)和圖(b)要求的接線圖分別如圖(c)和圖(d)所示。 圖（c） 圖 (d ) 對,為了方便,將改為,這樣,對應的二次繞組的六個端點也有兩種組合,分別如圖(e)和圖(f)所示。滿足圖(e)和圖(f)要求的接線圖分別如圖(g)和圖(h)所示。 圖（e） 圖（f） 圖（g） 圖

18、（h）(2) 聯結組為Dy1的變壓器電動勢相量圖如圖(2)所示,可得到表示二次側電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (2 ) 對二次側線電動勢相量,其相電動勢相量與線電動勢相量的關系如圖(i)所示,對應的接線圖如圖(j)所示。 圖（i） 圖 (j)對線電動勢相量,將改為,其相電動勢相量與線電動勢相量的關系如圖(k)所示,對應的接線圖如圖(m)所示。 圖(k) 圖 (m)2 . 28 畫出下列聯結組標號變壓器的接線圖: ( 1 ) Yy10 ; ( 2 ) Dd6 。 解: (1)聯結組標號為 Yy10的變壓器電動勢相量圖如圖(a)所示,得到二次側電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (a) 二次側線電動勢相量為的變壓器,其接線圖如圖(b)所示。 圖 (b) 對線電動勢相量,將改為,其對應的接線圖如圖(c)所示。 圖 (c)(2)聯結組標號為Dd6的變壓器電動勢相量圖如圖(d)所示,得到二次側電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (d) 二次側電動勢相量為時,6個端點的連接關系如圖(e)和圖(f