发布时间 : 星期六 文章电机的复习题更新完毕开始阅读
I2N二次绕组的额定电流
SN50?103???217.39AU2N230
1-8 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN，d接线，U1N/U2N?220/10.5kV，求①
变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。 解： ① 一、二次侧额定电压 U1N?220kV,U2N?10.5kV
I1N? 一次侧额定电流（线电流）
SN3U1NSN3U2N??1250003?2201250003?230?328.04A
I2N? 二次侧额定电流（线电流）
② 由于YN，d接线
?6873.22A
U1N一次绕组的额定电压 U1Nф= 一次绕组的额定电流I1N??I1N3?328.04A
?2203?127.02kV
二次绕组的额定电压U2N??U2N?10.5kV
I2N二次绕组的额定电流I2Nф=
3?6873.223?3968.26A
第二章 单相变压器运行原理及特性
2-1 2-1 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？
答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自 的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理
区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。
2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。
3．在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I0呈非线性关系，而漏磁通 磁路不饱和，φ1σ与I1呈线性关系。
4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，
起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。 空载时，有主磁通?0和一次绕组漏磁通?1?，它们均由一次侧磁动势F0激励。
...?负载时有主磁通?0，一次绕组漏磁通?1?，二次绕组漏磁通2?。主磁通?0由一次绕组和二
次绕组的合成磁动势即F0?F1?F2激励，一次绕组漏磁通?1?由一次绕组磁动势F1激励，二
.........?次绕组漏磁通2?由二次绕组磁动势F2激励 .
2-2变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？
..答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。
性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。
I0N1Rm，和磁化曲线可知，I0 的大小与主磁通φ0, 绕组匝数N大小：由磁路欧姆定律
U1?m?R4.44fN1， 及磁路磁阻m有关。就变压器来说，根据U1?E1?4.44fN1?m，可知，
?0?因此，
?m由电源电压U的大小和频率f以及绕组匝数N来决定。
11
lRm??S可知，Rm与磁路结构尺寸l,S有关，还与导磁材料的磁导率?有根据磁阻表达式
关。变压器铁芯是铁磁材料，?随磁路饱和程度的增加而减小，因此m随磁路饱和程度的增加而
增大。
综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。
2-3 变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？
答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。
2-4 2-4 为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？
答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。
2-5 一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I0呈什么波形？加110伏时载电流I0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I0又呈什么波形
答：变压器设计时，工作磁密选择在磁化曲线的膝点（从不饱和状态进入饱和状态的拐点），也就是说，变压器在额定电压下工作时，磁路是较为饱和的。
高压侧加220V ，磁密为设计值，磁路饱和，根据磁化曲线，当磁路饱和时，励磁电流增加的幅度比磁通大，所以空载电流呈尖顶波。
高压侧加110V ，磁密小，低于设计值，磁路不饱和，根据磁化曲线，当磁路不饱和时，励磁电流与磁通几乎成正比，所以空载电流呈正弦波。
低压侧加110V ，与高压侧加220V相同， 磁密为设计值， 磁路饱和，空载电流呈尖顶波。
2-6 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化？我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么？这两个电抗谁大谁小，为什么？
答：励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。
R 电源电压降至额定值一半时，根据U1?E1?4.44fN1?m可知，
?m?U14.44fN1，于是主磁通
Rm?减小，磁路饱和程度降低，磁导率μ增大，磁阻
l?S减小, 导致电感
N?N?N1i0N1Lm??10?1?i0iiRRm增大，励磁电抗xm??Lm也增大。但是漏磁通路径是线00m性磁路， 磁导率是常数，因此漏电抗不变。
?02U1xm可知,励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不同的使
由
UIK?1xK和短路时的电磁力,保证设备安全，
用场合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流
I0?希望漏电抗较大；对于配电变压器，为了降低电压变化率： ?u??(rKcos?2?xKsin?2),减小电压波动，保证供电质量，希望漏电抗较小。
励磁电抗对应铁心磁路，其磁导率远远大于漏磁路的磁导率，因此，励磁电抗远大于漏电抗。
2—7 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不
大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？
答： 因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程：
**U1??E1?E1??I0r1?I0(rm?jxm)?jI0x1?I0r1?I0Zm?I0(r1?jx1)
ZI可知，尽管r1很小，但由于励磁阻抗m很大，所以0不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不
变，绕组中不感应电动势，即E1...........?0，E1??0，因此电压全部降在电阻上，即有I?U1/r1，
因为r1很小，所以电流很大。
2—8 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？
答： 根据大，磁密
U1?E1?4.44fN1?m可知，
?m?U14.44fN1，由于电压增高，主磁通?m将增
Bm将增大, 磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率μ降低，磁阻Rm增大。
IN?Rm?m可知,产生该磁通的励磁电流I0必显著增大。再由铁耗
于是，根据磁路欧姆定律01pFe?Bmf1.3可知，由于磁密Bm增大,导致铁耗pFe增大，铜损耗I0r1也显著增大，变压器发
热严重， 可能损坏变压器。
22k?2—9一台220/110伏的变压器，变比么？ 答：不能。由
N1?2N2，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什
U1?E1?4.44fN1?m可知，由于匝数太少，主磁通?m将剧增，磁密Bm过大,磁
路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻
Rm增大。于是，根据磁路欧姆定律I0N1?Rm?m可知, 产生
1.3IBpp?Bf0Fem该磁通的激磁电流必将大增。再由可知，磁密m过大, 导致铁耗Fe大增，
2Ir铜损耗01也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
2-10 2-10 变压器制造时：①迭片松散，片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响？
答：（1）这种情况相当于铁心截面S减小，根据
2U1?E1?4.44fN1?m可知
U1?Bm?m4.44fN1，因此,电源电压不变,磁通?m将不变，但磁密S，S减小，Bm将知,
lRm??S，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定增大，铁心饱和程度增加，磁导率?减小。因为磁阻
?m?1.3IN?R?p?Bf01mmFem律，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。又由于铁心损耗，所以
2铁心损耗增加。
（2）这种情况相当于磁路上增加气隙，磁导率?下降，从而使磁阻
Rm?l?S增大。 根
U1?Bm?mU?E1?4.44fN1?m可知,4.44fN1，故?m不变，磁密S也不变，铁心饱据121.3IN??mRm可知，磁p?Bmf和程度不变。又由于Fe，故铁损耗不变。根据磁路欧姆定律01?m?动势0将增大，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。
励磁阻抗减小，原因如下：
FN?N?N1i0N1NLm??10?1?xm??Lm?2?f1i0i0RmRm, 激磁电抗Rm,因为 磁0i 电感
R阻 m 增大，所以励磁电抗减小。 pIp?I0rm(rm是励磁电阻，不是磁
已经推得铁损耗Fe不变，励磁电流0增大，根据Fez?rm?jxm，它将随着 rm和xm 的减小而减小。 R阻m）可知，励磁电阻减小。励磁阻抗m（3）由于绝缘损坏，使涡流增加，涡流损耗也增加，铁损耗增大。根据
2?022U1?E1?4.44fN1?m?m?可知,
存在相当于二次绕组流过电流，它增加使原绕组中与之平衡的电流分量也增加，因此励磁电流增
10m可知，0增加，励磁阻抗mmm必减小。 大，铁损耗增大。再由1
2-11变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？
U1?mB?4.44fN1，故?m不变，磁密mS也不变，铁心饱和程度不变。但是，涡流的
U?E?IzIz?r?jx