变压器习题解答.ppt

第三章第三章 变压器变压器习题及解答习题及解答9/9/20241整理课件3.7 3.7 为了得到正弦形的感应电动势为了得到正弦形的感应电动势, ,当铁芯饱和和不饱当铁芯饱和和不饱和时和时, ,空载电流各呈什么波形空载电流各呈什么波形, ,为什么？为什么？n答答: :铁心不饱和时，空载电流，电动势和主磁通均成铁心不饱和时，空载电流，电动势和主磁通均成正比正比, ,若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；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铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系( (见磁见磁化曲线化曲线) )，电动势和主磁通成正比关系，若想得到正，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弦波电动势，空载电流应为尖顶波9/9/20242整理课件3.10 3.10 变压器的其它条件不变，对变压器的其它条件不变，对X X1 1σσ、、X Xm m的影响怎样？的影响怎样？①①仅将一、二次绕组匝数变化仅将一、二次绕组匝数变化±10±10％？％？②②如果仅将外施电压变化如果仅将外施电压变化±10±10％％，其影响怎样？，其影响怎样？③③如果仅将频率变化如果仅将频率变化±10±10％％，其影响又怎样？，其影响又怎样？ U U1 1≈E≈E1 1=4.44fN=4.44fN1 1ФФm m（（1 1）当）当N N1 1增加时，由于增加时，由于N N1 1ΦΦm m= =常数，因此主磁通常数，因此主磁通↓↓，磁路饱，磁路饱和程度和程度↓↓，，L Lm m↑↑；；L L1σ1σ与磁路饱和程度无关，与磁路饱和程度无关，L L1σ1σ不变。

不变 ∴ ∴当当N´N´1 1=1.1N=1.1N1 1时，时，X´X´1σ1σ=1.21X=1.21X1σ1σ，，X Xm1m1>1.21X>1.21Xm m；； 当当N´N´1 1=0.9N=0.9N1 1时，时，X´X´1σ1σ=0.81X=0.81X1σ1σ，，X Xm1m1<0.81X<0.81Xm m N N2 2变化，变化，X X1σ1σ、、X Xm m不变9/9/20243整理课件（（2 2）当外施电压增加时，由于）当外施电压增加时，由于ΦΦm m增加，磁路饱和程度增加，磁路饱和程度↑↑，，L Lm m↓↓；；L L1σ1σ而与磁路饱和程度无关，而与磁路饱和程度无关，L L1σ1σ不变 ∴ ∴当当U´U´1 1=1.1U=1.1U1 1时，时，X X1σ1σ不变，不变，X Xm m↓↓；； 当当U´U´1 1=0.9U=0.9U1 1时，时，X X1σ1σ不变，不变，X Xm m↑↑    （（3 3）当频率增加：）当频率增加：fΦfΦm m= =常数，因此主磁通常数，因此主磁通ΦΦm m↓↓，磁路饱，磁路饱和程度和程度↓↓，，L Lm m↑↑；而；而 L L1σ1σ与磁路饱和程度无关，与磁路饱和程度无关，L L1σ1σ不变。

不变∴∴当当f´f´1 1=1.1f=1.1f1 1时，时，X´X´1σ1σ=1.1X=1.1X1σ1σ，，X Xm1m1>1.1X>1.1Xm m；； 当当f´f´1 1=0.9f=0.9f1 1时，时，X´X´1σ1σ=0.9X=0.9X1σ1σ，，X Xm1m1<0.9X<0.9Xm mU U1 1≈E≈E1 1=4.44fN=4.44fN1 1ФФm m9/9/20244整理课件3.13 一台额定频率为一台额定频率为50Hz的电力变压器，接到频率为的电力变压器，接到频率为60Hz、、电压为额定电压电压为额定电压6/5倍的电网上运行，问此时变压器的空载电倍的电网上运行，问此时变压器的空载电流、励磁电抗、漏电抗及铁耗等将如何变化？流、励磁电抗、漏电抗及铁耗等将如何变化？n答：答：1.1.电压：电压：(6/5)U(6/5)UN N，，f f：：(6/5)f(6/5)fN N主磁通主磁通ΦΦm m不变2.2.ΦΦm m不变不变→→ΛΛm m不变不变→→X Xm m∝fN∝fN1 12 2ΛΛm m=6/5 fN=6/5 fN1 12 2ΛΛm m→1.2X→1.2Xm m1.1.ΦΦm m不变不变→→F F0 0不变，不变，F F0 0=N=N1 1I Im m→→I Im m(I(I0 0) )不变不变3.3.X X1 1σσ、、X X2 2σσ∝∝fNfN2 2ΛΛσσ→→1.2X1.2X1 1σσ 、、1.2X1.2X2 2 σσ 4.4.铁耗铁耗p pFeFe=I=I0 02 2R Rm m∝f∝f1.31.3B Bm m2 2uf=6ff=6fN N/5/5时，时，ΦΦm m不变不变: :p´p´FeFe=(6/5)=(6/5)1.31.3p pFeFe 5.5.R Rm m: : p pFeFe=I=I0 02 2R Rm m=(6/5)=(6/5)1.31.3p pFeFe → →R´R´m m=(6/5)=(6/5)1.31.3R Rm m9/9/20245整理课件3.14 在变压器高压方和低压方分别加额定电压进行空载在变压器高压方和低压方分别加额定电压进行空载试验，所测得的铁耗是否一样，计算出来的励磁阻抗有试验，所测得的铁耗是否一样，计算出来的励磁阻抗有何差别？何差别？n答：答： 在高低压方加各次侧在高低压方加各次侧UN，所得的，所得的ΦΦm m不变。

不变∴∴从高低从高低压边做空载试验所得压边做空载试验所得p pFeFe一样u高压：高压： p pFeFe=I´=I´0 02 2R´R´m m=(1/k=(1/k2 2)I)I0 02 2R Rm mk k2 2=I=I0 02 2R Rm mu低压：低压： p pFeFe=I=I0 02 2R Rm m Z Zm m：高低压方做试验结果相差：高低压方做试验结果相差k k2 2n不同侧做短路试验，铜耗是否一样？不同侧做短路试验，铜耗是否一样？9/9/20246整理课件3.38 3.38 两台单相变压器，两台单相变压器，U U1N1N/U/U2N2N=220/110V=220/110V，一次侧匝数相等，，一次侧匝数相等，但空载电流但空载电流I I0I0I=2I=2I0Ⅱ0Ⅱ今将两变压器的一次侧绕组顺极性串今将两变压器的一次侧绕组顺极性串联起来，一次侧加联起来，一次侧加440V440V电压问两变压器二次侧的空载电压是电压问两变压器二次侧的空载电压是否相等？否相等？9/9/20247整理课件U U1N1N/U/U2N2N=220/110V=220/110V，，N NI I=N=N0I0I ，，I I0I0I=2I=2I0II0II不相等不相等9/9/20248整理课件3.39 3.39 有一台单相变压器，有一台单相变压器，U U1N1N/U/U2N2N=220/110V=220/110V。

当在高压当在高压侧加侧加220V220V电压时，空载电流为电压时，空载电流为I I0 0，主磁通为，主磁通为ΦΦ今将X X、、a a端联在一起，端联在一起，AxAx端加端加330V330V电压，此时空载电流和主磁通电压，此时空载电流和主磁通为多少？为多少？n典型的绕向标号问题典型的绕向标号问题N N1 1/N/N2 2=2=2n答：将答：将X X、、a a端联在一起，端联在一起，AxAx：：330V330VU UAXAX=4.44fN=4.44fN1 1Φ=220V;UΦ=220V;Uaxax=4.44fN=4.44fN2 2Φ=110VΦ=110VU´U´AXAX=U=UAXAX+U+Uaxax=4.44f(N=4.44f(N1 1+N+N2 2) )Φ´=330VΦ´=330VΦ´=330/4.44f(3/2)NΦ´=330/4.44f(3/2)N1 1= =ΦΦΦΦ不变不变→F→Fm m不变不变→F→Fm m=I=Im mN N1 1I I0 0N N1 1=I´=I´0 0(N(N1 1+N+N2 2)=(3/2)I´)=(3/2)I´0 0N N1 1I´I´0 0=(2/3)I=(2/3)I0 09/9/20249整理课件问：若将问：若将X X、、x x端联接在一起，在端联接在一起，在AaAa端加端加110V110V电压，则空电压，则空载电流和主磁通又为多少？载电流和主磁通又为多少？U UAXAX=4.44fN=4.44fN1 1Φ=220V;UΦ=220V;Uaxax=4.44fN=4.44fN2 2Φ=110VΦ=110VU´U´AXAX=U=UAXAX-U-Uaxax=4.44f(1/2)N=4.44f(1/2)N1 1Φ´=110VΦ´=110VΦ´=110/4.44f(1/2)NΦ´=110/4.44f(1/2)N1 1= =ΦΦΦΦ不变不变→F→Fm m不变不变→F→Fm m=I=Im mN N1 1I I0 0N N1 1=I´=I´0 0(N(N1 1-N-N2 2)=(1/2)I´)=(1/2)I´0 0N N1 1I´I´0 0=2I=2I0 09/9/202410整理课件3.44 解解9/9/202411整理课件9/9/202412整理课件3.469/9/202413整理课件β=Iβ=I2 2／／I I2N2N=0.8=0.89/9/202414整理课件习题：两台单相变压器习题：两台单相变压器220/110 V,220/110 V,原方匝数相同原方匝数相同, ,空载电空载电流流I I0I0I≠I≠I0II0II, ,今将两台变压器原线圈顺向串联接于今将两台变压器原线圈顺向串联接于440V440V电电源上源上, ,问两台变压器二次侧的空载电压是否相等问两台变压器二次侧的空载电压是否相等, ,为什么为什么？？n答答: :由于空载电流不同由于空载电流不同, ,所以两台变压器的励磁阻抗也所以两台变压器的励磁阻抗也不同不同( (忽略漏阻抗忽略漏阻抗) )，，两变压器原线圈顺向串联两变压器原线圈顺向串联, ,相当相当于两个励磁阻抗串联后接在于两个励磁阻抗串联后接在440V440V电源上电源上。

由于两个阻由于两个阻抗大小不同，各自分配的电压大小不同，也就是原边抗大小不同，各自分配的电压大小不同，也就是原边感应电势不同，由于变比相同，使副边电势不同，既感应电势不同，由于变比相同，使副边电势不同，既是二次的空载电压不同是二次的空载电压不同9/9/202415整理课件习题：一台习题：一台380/220V的单相变压器，如不慎将的单相变压器，如不慎将380V加在加在低压绕组上，会产生什么现象？低压绕组上，会产生什么现象？ n答：此时一次、二次绕组电压均超过额定电压的答：此时一次、二次绕组电压均超过额定电压的 倍，即低压电压为倍，即低压电压为380V，而高压侧电压为，而高压侧电压为660V，，主磁通增加将近主磁通增加将近2倍电流过大，发热严重，将损倍电流过大，发热严重，将损坏变压器的绝缘坏变压器的绝缘9/9/202416整理课件习题：变压器空载运行时，是否要从电网中取得功率，习题：变压器空载运行时，是否要从电网中取得功率，如果取得，其作用是什么？为什么小负荷的用户使用大如果取得，其作用是什么？为什么小负荷的用户使用大容量变压器无论对电网还是对用户都不利？容量变压器无论对电网还是对用户都不利？ n答：变压器空载运行时，从电网中要吸取有功和无功答：变压器空载运行时，从电网中要吸取有功和无功功率，用于建立主、漏磁场和供给铁心损耗以及铜损功率，用于建立主、漏磁场和供给铁心损耗以及铜损耗。

耗9/9/202417整理课件一台频率为一台频率为60Hz的变压器接在的变压器接在50Hz的电源上运行，其的电源上运行，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？何变化？为什么？ n答：相当于频率降低则主磁通增加，空载电流增加，答：相当于频率降低则主磁通增加，空载电流增加，铁损耗增加，漏抗减小铁损耗增加，漏抗减小 9/9/202418整理课件一台一台220/110V的单相变压器，变比的单相变压器，变比k=N1/N2=2，能否一，能否一次绕组用次绕组用2匝，二次绕组用匝，二次绕组用1匝，为什么？匝，为什么？ n答：不能因为产生一定主磁通所需的磁动势答：不能因为产生一定主磁通所需的磁动势N1I0是是一定的，当一次绕组匝数太少时（一定的，当一次绕组匝数太少时（N1=2），则导致），则导致I0很大，变压器将被损坏很大，变压器将被损坏 9/9/202419整理课件变压器制造时：变压器制造时： ①叠片松散、片数不足；叠片松散、片数不足；②接缝增大；接缝增大；③片间绝缘损伤试分析以上几种情况对变压器铁心饱片间绝缘损伤试分析以上几种情况对变压器铁心饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？ n答：答： ①①铁心饱和程度增加，励磁电流增加，铁损耗增加；铁心饱和程度增加，励磁电流增加，铁损耗增加；②②铁心饱和程度不变，励磁电流增加，铁损耗增加；铁心饱和程度不变，励磁电流增加，铁损耗增加；③③铁心饱和程度不变，励磁电流不变，铁损耗增加。

铁心饱和程度不变，励磁电流不变，铁损耗增加 9/9/202420整理课件试比较电源电压、频率一定时，变压器空载、满载（试比较电源电压、频率一定时，变压器空载、满载（φφ2 2>0>0o o））及短路三种情况下，下面各量的大小（需计及漏阻抗压降）及短路三种情况下，下面各量的大小（需计及漏阻抗压降）: :（（1 1）二次电压）二次电压U U2 2；（；（2 2）一次主电动势）一次主电动势E E1 1；（；（3 3）铁心磁通密）铁心磁通密度度B Bm mn答：答： （（1））U2空空>U2满满>U2短短=0 （（2））E1空空>E1满满>E1短短 （（3））Bm空空>Bm满满>Bm短短 9/9/202421整理课件一台一台220/110220/110伏的单相变压器伏的单相变压器, ,试分析当高压侧加额定电压试分析当高压侧加额定电压220220伏时伏时, ,空载电流空载电流I I0 0呈什么波形呈什么波形 加加110110伏时载电流伏时载电流I I0 0呈什么呈什么波形波形, ,若把若把110110伏加在低压侧伏加在低压侧,I,I0 0又呈什么波形又呈什么波形n答答: :变压器设计时变压器设计时, ,工作磁密选择在磁化曲线的膝点工作磁密选择在磁化曲线的膝点( (从不从不饱和状态进入饱和状态的拐点饱和状态进入饱和状态的拐点),),也就是说也就是说, ,变压器在额定变压器在额定电压下工作时电压下工作时, ,磁路是较为饱和的磁路是较为饱和的. . 高压侧加高压侧加220V,220V,磁密为设计值磁密为设计值, ,磁路饱和磁路饱和, ,根据磁化曲线根据磁化曲线, ,当当磁路饱和时磁路饱和时, ,励磁电流增加的幅度比磁通大励磁电流增加的幅度比磁通大, ,所以空载电流所以空载电流呈尖顶波呈尖顶波. . 高压侧加高压侧加110V,110V,磁密小磁密小, ,低于设计值低于设计值, ,磁路不饱和磁路不饱和, ,根据磁化根据磁化曲线曲线, ,当磁路不饱和时当磁路不饱和时, ,励磁电流与磁通几乎成正比励磁电流与磁通几乎成正比, ,所以所以空载电流呈正弦波空载电流呈正弦波. .低压侧加低压侧加110V,110V,与高压侧加与高压侧加220V220V相同相同, , 磁密为设计值磁密为设计值, , 磁磁路饱和路饱和, ,空载电流呈尖顶波空载电流呈尖顶波. .9/9/202422整理课件习题：有一台习题：有一台Yd联接的三相变压器，一次侧（高压方）加上联接的三相变压器，一次侧（高压方）加上对称正弦电压，试分析：对称正弦电压，试分析： （（1）一次侧电流中有无）一次侧电流中有无3次谐波？次谐波？ （（2）二次侧相电流和线电流中有无）二次侧相电流和线电流中有无3次谐波？次谐波？ （（3）主磁通中有无）主磁通中有无3次谐波？次谐波？ （（4）一次侧相电压和线电压中有无）一次侧相电压和线电压中有无3次谐波？二次侧相电次谐波？二次侧相电压和线电压中有无压和线电压中有无3次谐波？次谐波？1.一次侧线电流中没有三次谐波一次侧线电流中没有三次谐波2.二次侧相电流中有，形成环流。

线电流中无三次谐波二次侧相电流中有，形成环流线电流中无三次谐波3.D的三次谐波电流处于短路状态，去磁作用很强，谐波很的三次谐波电流处于短路状态，去磁作用很强，谐波很小4.一二次侧相电势中存在三次谐波，但数值很小一次侧一二次侧相电势中存在三次谐波，但数值很小一次侧相电压中存在三次谐波（值很小），线电压中没有；二相电压中存在三次谐波（值很小），线电压中没有；二次侧相电压中有很小的三次谐波，线电压中没有；次侧相电压中有很小的三次谐波，线电压中没有；9/9/202423整理课件习题：习题：Yd连接的三相变压器组，一台变压器的一次或二连接的三相变压器组，一台变压器的一次或二次绕组绕反向了，绕组标号照旧，会产生什么后果？次绕组绕反向了，绕组标号照旧，会产生什么后果？n这时绕组绕反的那一相电动势将反相，从而使得三角这时绕组绕反的那一相电动势将反相，从而使得三角形闭合回路中三相基波电动势之和为相电动势的两倍，形闭合回路中三相基波电动势之和为相电动势的两倍，会在三角形回路中产生很大的环流，烧坏变压器会在三角形回路中产生很大的环流，烧坏变压器9/9/202424整理课件有一台单相变压器，额定容量为有一台单相变压器，额定容量为5kV·A，高、低压绕组均由两个，高、低压绕组均由两个线圈组成，高压边每个线圈的额定电压为线圈组成，高压边每个线圈的额定电压为1100V，低压边每个线圈，低压边每个线圈的额定电压为的额定电压为110V，现将它们进行不同方式的联结。

试问：可得，现将它们进行不同方式的联结试问：可得几种不同的变比？每种联结时，高、低压边的额定电流为多少？几种不同的变比？每种联结时，高、低压边的额定电流为多少？ n解：可有四各种不同方式的联结，三种不同的变比解：可有四各种不同方式的联结，三种不同的变比9/9/202425整理课件3.47 3.47 某单相变压器数据如下：某单相变压器数据如下：S SN N=2kV·A=2kV·A，，U U1N1N/U/U2N2N=1100 =1100 /110V, ƒ/110V, ƒN N=50H=50Hz z, ,短路阻抗短路阻抗Z ZS S=(8+j28.91)Ω=(8+j28.91)Ω，额定电压时空载电流，额定电压时空载电流İ0 0=(0.01-j0.09)A=(0.01-j0.09)A，负载阻抗，负载阻抗Z ZL L=(10+j5)Ω=(10+j5)Ω试求: :（（1 1）变压器近）变压器近似等效电路，各参数用标么值表示；（似等效电路，各参数用标么值表示；（2 2）一、二次额定电流及二）一、二次额定电流及二次电压；（次电压；（3 3）输入功率、输出功率输入功率、输出功率 （（1 1）变压器近似等效电路参数标么值）变压器近似等效电路参数标么值 9/9/202426整理课件9/9/202427整理课件9/9/202428整理课件9/9/202429整理课件3.50 一台三相变压器一台三相变压器, SN=5600kV·A，，U1N/U2N=35/6.3kV，， Y，，d联联结，结，ƒN=50Hz，在高压侧做短路试验得，在高压侧做短路试验得US=2610V，，IS=92.3A，，PS=53kW。

当当U1= U1N、、I2=I2N时，测得二次端电压恰为额定值，即时，测得二次端电压恰为额定值，即U2= U2N，求此时负载的功率因数角，并说明负载的性质（不考虑温，求此时负载的功率因数角，并说明负载的性质（不考虑温度换算）度换算） 9/9/202430整理课件两台并联运行的变压器两台并联运行的变压器 SNⅠ＝＝3150kVA，，ukⅠ＝＝7.3％，％， SNⅡ＝＝4000kVA，， ukⅡ＝＝7.6％，联结组和变比相同％，联结组和变比相同1)设两台变压器并联运行时总设两台变压器并联运行时总负载为负载为6900kVA，求每台变压器承担的负载大小求每台变压器承担的负载大小2)在不允许任何在不允许任何一台变压器过载的情况下，并联变压器组最大输出负载并联组的一台变压器过载的情况下，并联变压器组最大输出负载并联组的利用率是多少利用率是多少? 解得解得βI =0.987，，βII =0.987，则，则 SI =βISNI=0.987×3150=3110kVA SII =βIISNII=0.948×4000=3790kVA9/9/202431整理课件由由于于短短路路电电压压小小的的变变压压器器负负载载系系数数大大，，因因此此必必先先达达到到满满载，设载，设βI =1则则 S=βISNI+βIISNII =1×3150+0.961×4000=6992kVA利用率利用率:S/（（βISNI+βIISNII ））=6992 /（（3150+4000））=0.9789/9/202432整理课件。