电机学2变压器

用一台副绕组匝数等于原绕组匝数的假想变压器来模拟实际变压器，假想变压器与实际变压器在物理情况上是等效的。

2)3) 有功和无功损耗不变。

2I实际上的二次侧绕组各物理量称为实际值或折合前的值。

折合后，二次侧各物理量的值称为其折合到一次绕组的折合值。

当把副边各物理量归算到原边时，凡是单位为伏的物理量（电动势、电压等）的归算值等于其原来的数值乘以k；凡是单位为欧姆的物理量（电阻、电抗、阻抗等）的归算值等于其原来的数值乘以k2；电流的归算值等于原来数值乘以1/k。

参数意义220/110V,1R m E 0I 2I ′ U 2I简化等效电路R k 、X k 、Z k 分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗，是二次侧短路时从简化等效电路一次侧端口看进去的电阻、电抗和阻抗。

R k ＝R 1＋2R ′， X k ＝X 1＋2X ′ Z k ＝R k ＋j X k应用基本方程式作出的相量图在理论上是有意义的，但实际应用较为困难。

因为，对已经制造好的变压器，很难用实验方法把原、副绕组的漏电抗x 1和x 2分开。

因此，在分析负载方面的问题时，常根据简化等效电路来画相量图。

短路阻抗的电压降落一个三角形ABC ，称为漏阻抗三角形。

对于给定的一台变压器，不同负载下的这个三角形，它的形状是相似的，三角形的大小与负载电流成正比。

在额定电流时三角形，叫做短路三角形。

讨论：变压器的运行分析感性负载时的简化相量图2U ′− 21I I ′−= 2ϕ 1kI r kx I j 1 1U ABC()()1111111121111210211220m2211P U I E I R jX I E I I RE I I I R I R E I I R =⎡⎤=−++⎣⎦=−+′=−−+′′=++ i i i i i()em 222222222222P E I U I R jX I U I I R ′′=′′′′′⎡⎤=++⎣⎦′′′′=+ i i i 有功功率平衡关系，无功功率平衡关系例题一台额定频率为60Hz的电力变压器，接于频率等于50Hz，电压等于变压器5/6倍额定电压的电网上运行，试分析此时变压器的磁路饱和程度、励磁电抗、励磁电流、漏电抗以及铁耗的变化趋势。

电机学一.单选题（共12题,19.2分）1变压器一次侧阻抗为,二次侧阻抗为,变比为,则折算到二次侧的等效阻抗为( )ABCD正确答案：A2直流电机的电枢绕组采用单叠绕组时,并联支路数( )A、2a=2pB、2a=0.5pC、2a=pD、2a=4p正确答案：A3两台容量不同、变比和连接组别相同的三相变压器并联运行,则变压器所分担的容量之标幺值( )。

A、与短路阻抗成正比B、与短路阻抗成反比C、与短路阻抗标幺值成正比D、与短路阻抗标幺值成反比正确答案：D4由定子对称三相绕组产生的ν次谐波磁动势，旋转速度()。

A、等于零B、是基波磁场转速的1/ν倍C、等于基波磁场转速D、是基波磁场转速的ν倍正确答案：D5变压器在负载运行时,建立主磁通的激磁磁动势是( )。

A、一次绕组产生的磁动势B、二次绕组产生的磁动势C、一次和二次绕组产生的合成磁动势D、以上都不对正确答案：C6欲使变压器的ΔU =0,那么负载性质应为( )A电阻电感性负载B纯电阻负载C纯感性负载D电阻电容性负载正确答案：D7变压器制造时,硅钢片接缝变大,那么此台变压器的励磁电流将( )A减小B不变C增大D不确定正确答案：C8直流电机运行在电动机状态时,其( )A、Ea>UB、Ea=0C、Ea<UD、Ea=U正确答案：C9一台三相感应电动机,其空载转速为730转/分钟,则其极数2p= ( )。

A、2B、4C、6D、8正确答案：B10若他励直流发电机额定点时转速升高20%,则空载时发电机的端电压将升高( )A小于20%B20%C大于20%D40%正确答案：A11直流电机电刷处在几何中性线上,当磁路不饱和时的电枢反应是( )A交轴电枢反应B直轴去磁C交磁和直轴去磁D直轴加磁正确答案：A12当绕线式异步电动机的电源频率和端电压不变,仅在转子回路中串入电阻时,最大转距Tm 和临界转差率sm将( )A、Tm和sm均保持不变B、Tm减小,sm不变C、Tm不变,sm增大D、Tm和sm均增大正确答案：C二.填空题（共19题,30.4分）1变压器的空载试验一般在____侧进行,若一台单相变压器:,进行空载试验时,测得,, ,等值电路中变压器的参数=____、=____。

第二章 变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。

由感应电动势公式Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f和绕组匝数1N 。

2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N又5060'=f f ⇒6050'=ΦΦ， 即Φ=Φ65'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻s l R m μ=不变，励磁磁势m m R N I Φ=⋅1，∴m m I I 65'=；（2βα（3）'1x 2-3 电路；2-4 利用T 2-5 2-14 ，Y ,d 联结，试求：（1）一次、 解：（1）A A U S I N N N68.2881035000311=⨯==A A U S I N N N 21.4583.635000322=⨯==（2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.5310311===ΦA I I N N 68.28811==Φ副边∆联结：kV U U N N 3.611==ΦA A I I N N 55.264321.458311===Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为：Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ，Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。

当二次侧电压VU 60002=，电流A I 1802=，且8.0cos 2=ϕ（滞后）时：（1）画出归算到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1∙U 和1∙I ，并比较其结果。

电机学（十五课本）第二章 变压器A U S I NN N 5131036310560033322=⨯⨯⨯==.，AI I NN 2963513322===φ额定电压：kVU U N N 7745310311.===φkV U U N N 3622.==φ1）低压侧开路实验：()Ω===212434736800322200..''φI p R mΩ===6147434763002020..''φφI U Z mΩ=-=-=414692124614742222...''''''m mm R Z X折算到高压侧（一次侧）：Ω=⨯==21042124916402...''m m R k RΩ=⨯==8123241469916402...''m m X k X一次阻抗基值：Ω===87173235774111.φφN N b I U Z835871721041...===*bm m Z R R ，02698717812321...===*bm m Z X X高压侧短路实验：Ω===057503233180003221.φk k k I p R Ω====9830323355031111.φφφk k k k k I U I U ZΩ=-=-=98100575098302222...k k k R Z X 0032508717057501...===*bk k Z R R ，05490871798101...===*bkk Z X X2）采用近似等效电路，满载且802.cos =ϕ（滞后）时，取0220∠=-∙U U ，则：2873680..arccos ==ϕ，222228736323873691640296...''-∠=-∠=-∠=-∠=-∙ϕϕφφφkI I I N N4242916402057849531787363236586983022200221........''j U kU U k U I Z U k ++=+∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-∠⨯∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=∙∙∙∙φφ若111ϕφφ∠=∙U U ，则：()222214242205.++=kU U φ，而V U U N 577411==φφ从而：V U 60732=，0206073∠=-∙U ，1426073916402420569242....arctan=⨯+=ϕ，V U 4257741.∠=∙φA Z U I mm 768291531785614744257741.....-∠=∠∠==∙∙φ，AI I I I m 0021146376326873632376829153.....'-∠=-∠+-∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==∙∙∙∙φφ3）电压调整率：%.%.%%'56310057746073916405774100577457741002121=⨯⨯-=⨯-=⨯-=∆kU U U U U N N φφ或()()%.%....%sin cos %sin cos %''''554310060054908000325010010010022212222121=⨯⨯+⨯=⨯+=⨯+≈⨯-=∆***ϕϕϕϕφφφk k N k k N N X R I U X I R I U U U U输出功率：kW S P N 448080560022=⨯==.cos ϕ输入功率：kW p p P P Fe cu 845048618448021..=++=++= 额定效率：%.%.%459910084504448010012=⨯=⨯=P P η第三章 直流电机3-11一台他励发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（设励磁电流保持不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值比他励发电机多还是少（设励磁电阻不变）？解：他励发电机Φn C E U e ==0，励磁电流不变，磁通不变，转速提高20%，空载电压会提高20%；并励发电机，f f e R I n C E U ===Φ0，转速提高，空载电压提高，空载电压提高，励磁电流提高，磁通提高，空载电压进一步提高，所以，并励发电机，转速提高20%，空载电压升高的百分值大于他励时的20% 。

第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。

第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的变压原理是什么【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。

变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。

本题知识点是变压器的工作原理。

它还涉及下列术语。

变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。

1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。

接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。

注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。

1-4 铁心在变压器中起什么作用为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成叠片间存在气隙有何影响【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。

铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。

叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。

1-5 变压器油有什么作用【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。

1-6 变压器的额定值有哪些一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思若此变压器的额定电流为9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态【解】①额定值有：额定容量S N ，VA 或kVA ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。