电机学_第三章变压器习题

第二章变压器一、填空：1. ★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。

____2. 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。

3. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于空载电流将 _____________ ，空载损耗将__________ 。

答：空载电流很大，空载损耗很大。

4. ★一台变压器，原设计的频率为50H Z,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。

5. 变压器的副边是通过__________________ 对原边进行作用的。

答：电磁感应作用。

6. 引起变压器电压变化率变化的原因是_____________________ 。

答：负载电流的变化。

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 ____________ 。

答：增大很多，烧毁。

8. 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。

9. ★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 ___________ 。

答：相电压波形畸变。

10. 变压器副边的额定电压指____________________________ 。

变压器空载和负载内容课堂测验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m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。

（增加，减少或不变） 2. 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 。

3. 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 。

4. 一台变比为k ＝１０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. 变压器的其它条件不变，外加电压增加１０℅，则原边漏抗1X ，副边漏抗2X 和励磁电抗m X 将 。

Ａ：不变，Ｂ：增加１０% ，Ｃ：减少１０% 。

（分析时假设磁路不饱和）6． 变压器的其它条件不变，若原副边的匝数同时减少10℅，则1X ，2X 及mX的大小将 。

A ：1X 和2X 同时减少10，m X 增大B ：1X 和2X 同时减少到0.81倍, m X 减少C ：1X 和2X 同时减少到0.81倍，m X 增加D ：1X 和2X 同时减少10℅，m X 减少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8. 变压器原边匝数增加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%9. 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 ；σ1X ；σ2X ；m X ；U 20 I 0 。

A ：变大 B ：变小 C ：不变10. 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1E 为常数 。

（ ）11.变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。

第三章习题解答（Page 64~66）3-1 三相变压器组与三相心式变压器在磁路上各有什么特点？【解】变压器组每相有一个闭合的独立磁路；心式变压器每相磁路需经过另外两相铁心柱闭合。

3-2 试标出图3-29(a)、(b)、(c)、(d)四图中变压器绕组的同极性端，并画出高、低压侧绕组的电压向量图，写出其连结组标号。

3-4 已知图3-30所示三相变压器连结组及绕组相对极性，试画相量图判定其连结组标号。

(a) (b) (c) (d)图3-29 习题3-2用图【解】根据绕向可判断出绕组的同极性端，其标注如上图所示。

按同极性端画出相量图，其中图（b ）对应于（g ）图，图（a ）、（c ）、（d）对应于（h ）图。

O(X,x)(g) (h)即图（a ）、（c ）、（d ）变压器的连结组别为I,i6；图（b ）变压器的连结组别为I,i0。

(a) (b)(c)(d)图3-30 习题3-4用图【解】根据接线图上端头所对应的同极性端关系，可分别画出相应的高、低压侧电压相量图如下：(a)图的电压相量图 (b)图的电压相量图 (c)图的电压相量图 (d)图的电压相量图 Y ,y8连结组 Y ,y10连结组 Y ,d5连结组 D,y5连结组3-5 根据下列连结组标号，画出其三相绕组的接线⑴Y,y8；⑵Y,y2；⑶Y,d7；⑷D,y1。

【解】第一步：根据连结组号，首先画出高、低压侧的电压相量图，如下图所示。

3-6 已知三相变压器的连结组标号为Y,y2，试将其改接成Y,y0，并画出必要的电压相量图说明。

【解】先画出Y ,y0和Y ,y2连结组的电压相量图，再画出它们的接线图，如下图所示。

(a)Y ,y8连结组的 (b)Y ,y2连结组的 (c)Y ,d7连结组的 (d)D,y1连结组的 电压相量图 电压相量图 电压相量图 电压相量图第二步：然后画出三相绕组，把高压绕组的首端分别标成A 、B 、C 并打上同极性端记号“●”。

第一章变压器的分类、结构和原理§1—1 变压器的分类和用途一、填空题1.交流，频率2.单相，三相，油浸式，干式3．升压，降压，配电二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．×三、简答题1．答：根据P=UIcosφ，因为功率一定，电压越大，电流就越小，电流小就可以减小输送导线的热损耗。

2．答：按铁心结构形式分，变压器有壳式铁心、心式铁心、C形铁心。

壳式铁心常用于小型变压器、大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

心式铁心常用于大、中型变压器，高压的电力变压器。

C 形铁心的变压器常用于电子技术中。

§1—2 变压器的结构与冷却方式一、填空题1．绕组，铁心2．变压器的电路部分，一次绕组，二次绕组。

高压绕组，低压绕组。

同心绕组3．主磁通的通道，硅钢片，芯式，壳式，壳式4．对接，叠接5．油箱，储油柜6．油箱盖，输入、输出线，电网7．瓷套，导电杆，绝缘性能，密封性能二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．× 3．√ 4．√5．√三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1．D 2．B 3．A 4．A四、简答题1.答：变压器由变压器绕组和变压器铁心两部分组成。

变压器的绕组是变压器的电路部分，变压器的铁心是主磁通的通道，也是安放绕组的骨架。

2.答：铁心材料的质量，直接影响到变压器的性能。

高磁导率、低损耗和价格，是选择铁心材料的关键。

为提高铁心导磁能力，增大变压器容量，减少体积、提高效率，铁心常用硅钢片叠装而成。

§1—3 变压器的原理一、填空题1．空载，负载2．加额定电压，开路3．Φm，E=4.44fNΦm4．一次绕组电动势与二次绕组电动势大小之比，大，小5．36V，1006．3307．191.38．铁，铜，铁9．610．功率因数，输出电压，输出电流11．±5% ，-5%~10%12．Pcu=（β）2 P k ，负载电流13．负载电流，铜耗=铁耗二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．× 9. ×三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1. D 2．B 3．D 4．B 5．B 6．B 7．C 8．B 9. B 10．C11. C四、简答题1．答：变压器不能改变直流电压。

第三章三相变压器3-1 三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，但它具有下列缺点：①在电站中，为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故，往往一相发生事故，整个变压器都要拆换，但如果选用三相组式变压器，一相出了事故只要拆换该相变压器即可，所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍，增加了电站成本。

②在巨型变压器中，选用三相组式变压器，每个单台变压器的容量只有总容量的三分之一，故重量轻，运输方便。

③由于心式变压器三相磁路不对称，中间铁心柱磁路短，磁阻小，在电压对称时，该相所需励磁电流小。

3-2单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。

影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。

用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。

低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。

单相变压器仅有两种组别，记为I，I0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或I，I6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。

我国国家标准规定I，I0为单相变压器的标准组别。

3-3三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。

影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连接方式。

用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。

三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6种偶数组别。

3-4Y，y0的含义是高、低压侧三相绕组均为Y接线，低压绕组线电动势与高压绕组线电动势同相位。

Y，d11的含义是高压侧三相绕组为Y接线，低压侧三相绕组为△接线，低压侧线电动势超前高压侧线电动势30°。

3-5 标准组别有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11，YN ，d11标准组别接线及位形图分别为：见图示但是：无论是Y，yn0、YN, y0还是Y，y0，位形图都有是一样的无论是Y，d11还是YN ，d11，位形图也是一样的。

电机与变压器习题及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、变压器的一次绕组与（）连接。

A、电动机B、电源C、负载D、不确定正确答案：B2、下列（）电器用的电动机不是三相异步电动机。

A、起重机B、风机C、水泵D、电风扇正确答案：D3、直流电机的励磁方式中最常用的方式是（）A、复励式B、永磁式C、并励式D、他励式正确答案：C4、下列是直流电机的调速方法的是（）A、电枢串电阻调速B、变转差率调速C、变极调速D、变频调速正确答案：A5、二次绕组的额定电压为（）。

A、电源电压B、空载电压C、负载电压正确答案：B6、三相异步电动机，当转差率大于1时，此时电动机为（）状态。

A、电动机B、发电机C、制动状态正确答案：C7、决定电流互感器次电流大小的因素是 ( )。

A、不确定B、二次侧所接负载C、被测电路D、二次电流正确答案：C8、三相异步电动机与电源相接的是（）。

A、机座B、转子绕组C、转子D、三相定子绕组正确答案：D9、三相变压器的额定电压为（）。

A、线电压B、电源电压C、相电压正确答案：A10、变压器负载为纯电阻时，负载电流增大，二次侧输出电压将（）。

A、下降B、上升C、不变D、以上都有可能正确答案：A11、三相异步电动机工作时，转子绕组中流过的是（）。

A、交流电B、无线电C、脉冲电D、直流电正确答案：A12、三相异步电动机工作制为S3，则表示（）工作制。

A、周期断续B、连续C、不确定D、短时正确答案：A13、把电能转变成机械能输出的电机是（）。

A、变压器B、电动机C、不确定D、发电机正确答案：B14、一台三相异步电动机，额定转速为1450r/min，额定功率为1.1kw，那么额定转矩为（）A、7.2B、17.2C、3.2D、5.2正确答案：A15、一台三相变压器的连接组别为YN,d11，其中的“11”表式变压器的低压边（）度。

A、相电势相位超前高压边相电势相位300B、线电势相位滞后高压边线电势相位330C、线电势相位超前高压边线电势相位330D、相电势相位滞后高压边相电势相位300正确答案：B16、三相异步电动机能耗制动时()中通入直流电。

第3章三相变压器思考题与习题参考答案3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为什么中间一相的电流小于其它两相的电流？答：三相组式变压器的三相磁路彼此独立，互不关联，且各相磁路几何尺寸完全相同；三相心式变压器的三相磁路彼此不独立，互相关联，各相磁路长度不等，三相磁阻不对称。

在外加对称电压时，由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度，磁阻小，因此，中间一相的空载电流小于其它两相的电流。

3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.2图所示，在U1、U2端加电压，将U2、u2相连，用电压表测U1、u1间电压。

设变压器额定电压为220/110V，如U1、u1为同名端，电压表读数为多少？如不是同名端，则读数为多少？答:110V，330V题3.2图极性试验图3.3 单相变压器的联结组别有哪两种？说明其意义。

答：有I，I0；I，I6两种。

I，I0说明高、低压绕组电动势同相位；I，I6说明高、低压绕组电动势反相位。

3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。

答：把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针，并固定指向“0”点，把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针，它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。

3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结，而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结？答：因为三相组式变压器三相磁路彼此独立，采用Y，y联结时，主磁路中三次谐波磁通较大，其频率又是基波频率的三倍，所以，三次谐波电动势较大，它与基波电动势叠加，使变压器相电动势畸变为尖顶波，其最大值升高很多，可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用Y，y联结。

对于三相心式变压器，因为三相磁路彼此相关，所以，三次谐波磁通不能在主磁路（铁心）中流通，只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。

漏磁路磁阻很大，使三次谐波磁通大为削弱，主磁通波形接近于正弦波，相电动势波形也接近正弦波。

第1章 导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？解：磁路：硅钢片。

特点：导磁率高。

电路：紫铜线。

特点：导电性能好，电阻损耗小.电机：热轧硅钢片， 永磁材料： 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势4.44m E fN φ=。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。

1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。

d L e d tLψ=-对空心线圈：LLi ψ= 所以di eL L dt=- 自感：2LLN N m miiiL N i N φψ===∧=∧Am lμ∧=所以，L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。

闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。

因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。

1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？（2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式；（4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。

《电机学》课后习题答案华中科技大学辜承林主编第1章 导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。

特点：导磁率高。

电路：紫铜线。

特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m EfN φ=。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。

1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。

d Le dt Lψ=- 对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am lμ∧=所以，L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。

闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。

因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。