第2章变压器《电机学第2版》王秀和、孙雨萍习题解答.pdf

第二章 变压器 习题解答 1. 什么是主磁通？什么是漏磁通？ 答：链着励磁绕组和电枢绕组、经过气隙在电机主磁路中形成闭合磁路的磁通是主磁通；只 链着励磁绕组或电枢绕组的磁通是漏磁通，它不穿过气隙。 2. 变压器的主要额定值有哪些?一台单相变压器的额定电压为 220V ／110V，额定频率为 50Hz，试说明其意义。若这台变压器的额定电流为 4.55A ／9.1A，问在什么情况下称其运行 在额定状态? 答：变压器的主要额定值有：(1)额定视在功率或称额定容量SN (kVA) ；(2)额定线电压 U1N ( kV) / U2n ( kV) ；(3)额定线电流I 1N (A) / I 2n (A) ；(4)额定频率f N (Hz) 。 一台单相交压器的额定电压为 220V ／110V，额定额率为 50Hz，这说明：(1)该变压器高 压绕组若接在 50Hz、220V 电源上，则低压绕组空载电压为 110V，是降压变压器；(2)若该变 压器低压绕组接在 50Hz、110V 电源上，则高压绕组空载电压为220V ，是升压变压器。 当这台变压器加负载，使高压绕组电流为4.55A 、低压绕组电流为 9.1A 时，称其运行在额定 状态。 3. 变压器的电抗参数X m 、X 1 和X 2 各与什么磁通相对应?说明这些参数的物理意义以及它们 的区别，分析它们的数值在空载试验、短路试验和正常负载运行时是否相等。 答：励磁电抗X 对应于主磁通，主磁通所走的磁路是闭合铁芯。其磁阻很小，而电抗与磁阻 m 成反比，因此X 的值很大。此外，铁的磁导率不是一个常数，它随磁通密度的增加而变小。 m 磁阻与磁导率成反比，所以励磁电抗和铁芯磁导率成正比。由于短路试验时电压低、主磁通 小，而空载试验时加额定电压、主磁通大，所以短路试验时励磁电抗比空载试验时的励磁电 抗大。正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同，即负载运行时的励 磁电抗和空载试验时的基本相等。 一次绕组漏电抗X 1 与二次绕组漏电抗X 2 分别对应于一次绕组漏磁通和二次绕组漏磁通，漏 磁通要走空气磁路而闭合，磁路的磁阻很大，因此X 1 和X 2 就很小。因为空气的磁导率为常 数，所以X 1 和X 2 为常数，即在空载试验、短路试验及正常负载运行时，它们的数值都相等。 4. 与 T 型等效电路相比，变压器的简化等效电路忽略了什么量？这两种等效电路各适用于什 么场合? 答：简化等效电路是在将 T 型等效电路中的励磁阻抗| Zm |视为无穷大时得到的，也就是在励  磁电流I E / Z 0 ，即忽略了励磁电流I 的情况下得到的。T 型等效电路适合一次绕组加 m m 0 交流额定电压时各种运行情况，而简化等效电路只适合变压器负载运行时计算一、二次电流 和二次电压的场合，例如计算电压调整率和并联运行时负载分配等。 5. 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方？在一、二次侧 分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？ 答：空载试验时，从电源输入的有功功率的消耗主要是铁损耗。短路试验时，从电源输 入的有功功率的消耗主要是铜损耗。 在一、二次侧分别做空载试验，只要都加额定电压。由于U1N kU2N ，这两种情况下铁芯中 主磁通是相等的； U1N kU2N N1 / N 2 U2 N U2N  m 4.44f N 4.44 fN 4.44 fN 4.44 fN 1 1 1 2 所以铁损耗相等，即电源输入功率相同。 由于短路试验时所加电压很低，铁芯中主磁通很小，铁损耗可忽略不计，因此，在一、二次 侧分别做短路试验时，只要都加额定电流，这两种情况的铜损耗就相等，即电源输入功率相 等。 6. 变压器并联运行时，希望满足哪些理想条件?如何达到理想并联运行? 答：理想的并联应能满足下列条件： (1)空载时，并联的变压器之间没有环流； (2)负载时，能够按照各变压器的容量合理地分担负载