课前习题汇总03-变压器

变压器

一、基本原理、分类、结构和额定值

1. 变压器最主要的部件是 （4） 和绕组，它们构成了变压器的器身。 2.变压器副边的额定电压定义为 原边为额定电压时副边的空载电压 。 3. 三相变压器副边的额定电压指的是原边额定电压，副边（D ）。 A：额定负载时的相电压 B：空载时的相电压 C：额定负载时的线电压 D：空载时的线电压

4. 一般电气设备铭牌上的电压和电流的数值是（ ）。

A、瞬时值； B、最大值； C、有效值； D、平均值

5. 大、中型变压器为了满足二次电压的要求，都装设有调压分接头装置，此装置都装在变压器的（ ）。

A.高压侧；B. 低压侧；C.高、低压侧。

6. 一台变压器，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV，Y, d接法，它的变比为 。 7. 某三相变压器，10kV/0.4kV，Dyn11联结，则该变压器的变比为 （5） 。

二、空载运行和电参数、负载运行

1. 不考虑铁损时，变压器激磁电流与磁通相位关系为 （19） ，感应电动势与磁通之间的相位关系为 （20） 。

2. 为什么变压器空载运行时的功率因数很低。

答：变压器空载运行时原边电流就是励磁电流，由有功分量和无功分量组成。由于铁损耗小，有功分量电流小，电流主要为建立磁场的无功分量；因此空载运行时的功率因数很低。

注：也可以根据等效电路图说明。

3. 一台50Hz的变压器接到60Hz的电源上运行时，若额定电压不变，请分析激磁电流、铁耗将如何变化？

4. 如果增大某一台变压器的电源频率，该变压器的激磁电抗将 变大 ，铁损将 变小 。

5. 某变压器，如果电源电压为额定值，频率提高20%，则空载电流和铁心损耗有什么变化，为什么？ 答：频率提高20%，由U1N?4.44f1N1?m（2分）知，磁通?m将减少，则所需的励磁电流减小，即空载电流减小（2分）；另外，磁通减少，铁芯损耗正比于磁密的平方、频率的1.3次方（2分）；相比而言，铁芯损耗还是减少的。（2分） 6. 如果变压器一次绕组匝数增加，其余不变，激磁电抗和铁损如何变化？为什么？

答：电源电压不变，感应电动势基本不变，磁通不变（2分）；由于磁通不变，并且其他条件（频率）不变，则铁损不变（2分）；由于磁通不变，匝数增加，建立同样的磁场所需激磁电流减小，激磁电抗变大（2分）。

三、等效电路、参数测定和标幺值

1. 额定电压为220V/110V的单相变压器，高压边漏电抗0.3?，折合到二次侧后大小为 0.075? 。

2. 变压器绕组归算的实质是在 （6） 和 （7） 不变的条件下进行的线性变换。 3. 某国产工业变压器，原边功率因数比额定运行状态时低的运行状态是（ ）。

A空载运行； B cos?2=1； C短路运行； D cos?2=0.9（超前）。 4．变压器空载实验的损耗可近似看成（ ），负载试验的损耗可近似看成（ ）。

A：铁心损耗，杂散损耗 B：绕组铜耗，铁心损耗 C：铁心损耗，绕组铜耗 D：绕组铜耗，杂散损耗

5. 考虑到安全因素，变压器空载实验在（ ）完成，负载实验在（ ）完成。空载实验的损耗可近似看成（ ），负载试验的损耗可近似看成（ ）。答案：B

A：高压侧，低压侧，铁损，铜损；B：低压侧，高压侧，铁损，铜损； C：高压侧，低压侧，铜损，铁损；D：低压侧，高压侧，铜损，铁损； 6. 一台变压器，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV，Y, d接法，高压边漏电抗标幺值0.065，折合到二次侧后大小为 。

7. 某10kVA、400V/200V单相变压器，原边漏电抗标幺值为0.036，副边漏电抗标幺值为0.034，则短路电抗为 （16） 欧姆。 8. （本题8分）三相变压器额定值为：SN=630kVA，U1N/U2N =10kV/3.15kV，Yd11联结。空载实验（低压侧）：U0=3.15kV，I0=6.93A， p0=2.45kW；负载试验（高压侧）： Us=0.45kV，Is=36.4A， ps=7.89kW。实验温度25度。求归算到一次测得励磁参数和短路参数。 解：空载实验（4分）：

额定相电压：U1N??10000?5774V； U2N??U2N?3150V； 3k?U1N?5774??1.83 U2N?315024506.93?816.7W ?4A； p0??33U20??U20?3150V； I20??''?励磁参数：Zm''? Xm3150861.7''?787.5?； Rm?2?51? 4422Zm''?Rm''?785.8?

归算到一次侧：

''2Xm?k2Xm?1.832?785.8?2632?； Rm?k2Rm''?1.83? 85?11?70.短路实验（4分）：

U1k??7890450?2630W ?260V； I1k??I1N?36.4A； pk??33短路参数：Zk?2602630?7.14?； Rk??1.99? 236.436.4 Xk?Zk2?Rk2?6.85?

Rk(75C)?234.5?75?1.99?2.37?

234.5?25

四、三相变压器

1. 根据磁路的不同，三相变压器分为三相心式变压器和 三相变压器组（组式变压器） 。大亚湾核电站的主变采用的是 三相变压器组（组式变压器） 。 2. 三相变压器分为组式三相变压器和 （17） 三相变压器。其中，组式三相变压器不能接成 （18） 联接使用。 3. 在供电系统中，电力变压器多采用Yyn0、YNy0和 Dyn11 三种常用的连接组别。

4. 三相变压器D, yn11，高压绕组为 （1） 联接，低压绕组为 （2） 联接，并有 （3） 引出，低压绕组电压 （4） 高压绕组电压 （5） 。 5．不可以采用三相组式变压器的联结组号为（ D ）。

A：Y, d11 B：YN, y6 C：D, y11 D：Y,y0 6. 可以为民用电供电的三相变压器为（BD ）。 A：Y, d9 B：D, yn3 C：YN, y6 D：Y,yn0 7.采用时钟表示法画图判断变压器的联结组号。

（4分）

为Y,d5联结组。（1分）

5.请判断如图所示变压器的联结组号。

解：作图过程6分（原边2分，副边2分，对应中线和标识2分）；结论1分。

所以为Y,d11。

五、运行特性和并联运行

1．当变压器带（ A ）负载时，电压调整率可能出现小于零的情况。

A：阻容负载 B：阻感负载 C：纯阻负载 D：纯感负载 2. 有关电压调整率的说法正确的是（AB ）。 A：电压调整率与负载的功率因数有关； B：电压调整率可能小于0；

C：电压调整率与短路阻抗无关； D：电压调整率与负载大小无关。

3.具有无载调压的变压器，在进行调压操作前，此变压器必须（A）。 A.停电；B. 把负荷降到零；C.将高压侧开路。 3.一台单相50kVA、7200V/480V、频率50Hz的变压器，在低压边作空载试验时，空载电压480V，空载电流5.2A，空载损耗为245W；在高压边作负载试验时，当短路电压为157V时，电流为7A，损耗为615瓦；不考虑试验温度的影响，试求该变压器在额定负载电流且功率因数为0.9（滞后）时的电压调整率。

解：I1NSN50?103???7A（1分） U1N7200*Rk?I1NRkIP7615?1Nk??0.0122（1分） U1NU1NIk2720072I1NZkIU7?157?1Nk??0.0218（1分） U1NU1NIk7200?722*Zk?***Xk?Zk?Rk?0.02182?0.01222?0.018（1分）

**?U??(Rkcos?2?Xksin?2)?1?(0.0122?0.9?0.018?0.44)?0.0189（1分）

kVA，U1N/U2N?60kV/6.3kV，fN?50Hz，空4. 一台单相变压器，SN?1000载及短路实验的结果如下： 实验名称 电压（V） 电流（A） 功率（W） 电源加在 空载 短路 6300 3240 10.1 15.15 5000 14000 低压边 高压边 试根据实验结果计算满载、cos?2?0.8（滞后）时的电压变化率。 解：根据短路实验折算到高压边的参数（2分）：

Zk?Uk3240??213.86? Ik2?15.15Rk?Pk1400022X?(Z?R?204.97? ，??61?kkk22Ik15.15标幺值（2分）：

U1NU1N??3.6k? Z1N?SNI1N*Rk?2RkXk61204.97.*，??0.0169X???0.0569 kZ1N3.6?103Z1N3.6?103电压变化率（1分）:

**?u?(Rkcos?2?Xksin?2)?100%?(1.69?0.8?5.69?0.6)%?4.77%

5.一台三相变压器额定值为：SN=5600kVA，U1N/ U2N =35000V/6300V，Yd11联结。空载实验（低压侧）： U0=6300V，I0=25A， p0=26kW；负载试验（高压侧）： Us=2610V，Is=92.3A， ps=53kW。确定： （1）空载和满载时的铜耗和铁耗。（4分）

（2）外特性试验：当 U1=U1N，I2=I2N时，U2=U2N。试求此时负载性质及副边功率因数角的大小。（6分） （3）确定（2）情况下的效率。（1分） （4）确定效率最大时的负载系数。（1分） 解：变压器的负载试验参数（4分）： Zs?Us3Is?26103?92.3?16.3(?)； rs?ps53000??2.07(?) 223Is3?92.3rs2.07??1.04(?) 22 xs?Zs2?rs2?16.32?2.072?16.17(?)； r2'?（1）铁耗为不变损耗，空载和满载时的铁耗（2分）：pFe0?p0?26kW 空载时的铜耗（1分）：pCu0?I0?'?25??3???r?3?????2???1.04?45.03W

?3??3?2 满载时的铜耗（1分）：pCu?ps?53kW

（2）（2分）当I2?I2N时，U2?U2N，即?u?0

I1Nrscos?2?I1Nxssin?2?0； tan?2??所以，?2??7.3?，负载性质为容性。 （3）（1分）

rs2.07 ????0.128xs16.17??(1?

p0?ps26?53)?100%?(1?)?100%?98.6%SNcos?2?p0?ps5600?cos(?7.3)?26?53（4）（1分）最大效率对应的负载系数为：

?m?p026??0.7 ps536.多台三相变压器并联运行时，必须满足的条件是 联结组号相同 。

7. 判断如图变压器的联结组号，并说明可否用在电网对应位置上，为什么？

答：

判断联结组号为Y,d5（6分）；

并联电网对应位置的变压器要保证联结组号数一致，左侧Y,d11和D,y11串联构

成，400V端超前110kV60度，即2个联结组号数，所以右侧应该采用联结组号数为10的变压器，如Y,yn10。(4分)

五、其他变压器

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