《电机学》各章练习题与自测题参考答案
第 1 章 思考题与习题参考答案
1.1 变压器是怎样实现变压的 ?为什么能够改变电压，而不能改变频率 ?
答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感
应定律 e
N
d
可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数
dt
N1
N 2 时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通
因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，
的频率相同， 而主磁通的频率又与原边电压的频率相同， 所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。
1.2 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么 ?
答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以
二次侧不会有稳定的直流电压。
1.3 变压器铁心的作用是什么
?为什么要用 0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成
同时也是绕组的机械骨架。
?
答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路， 采用导磁性能好硅钢片材料
是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（ 是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）
1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么
?
0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成 。
答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；
绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、 变压器油、油箱及各种保护装置等。
1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的 ?
答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计
?
答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达 95%以上），二次绕组容量几乎接近一次
绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。
1.7 变压器油的作用是什么？
答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
1
1.8 变压器分接开关的作用是什么？ 答：为了提高变压器输出电能的质量，
应控制输出电压波动在一定的范围内，
所以要适时对变压器
的输出调压进行调整。 对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，
所以高压绕组引出若干分
接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而可以
调节变压器输出电压的大小。
1.9 一台单相变压器，
SN ＝ 500kVA， U 1N / U 2N ＝ 35/11kV ，试求一、二次侧额定电流。
解：因为是单相变压器，所以
I S N 500
103
1 N
UA
14.29A
1 N
35 103
I 2 N
S N5003
10
A
45.45A
U
2 N
11 103
1.10 一台三相变压器，
SN ＝ 5000kVA ， U 1N / U 2N =10/6.3kV ，Y ，定电流及相电流。
解：因为是三相变压器，所以
I S N 5000 103
1 N
3
A
288.68A
3U1N
3 10 10
S N 5000 103
I 2 N
3
A
458.22 A
3U 2N
3 6.3 10
因为原边
形联结，所以，
I
1 NpI 1N
因为副边 d 形联结，所以，II
288.68A
2N
458.22
2 Np A 264.55A
3
3
2
d 联结，试求：一、二次侧额
第 1 章 自测题参考答案
一、填空题
1. 60Hz ，60Hz； 2. 少，大； 3. 铁心，绕组，绕组，铁心；
4. 380 ，相等； 5. 相等，小。
二、选择题
1. ③； 2. ④；3. ③；4. ②；5. ③ 三、简答题
1. 答：变压器是根据电磁感应原理工作的。原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比
当一次、二次绕组匝数不同时，
U 2 U 1 ，即实现了变压。
2. 答 : 为了使一、二次绕组磁耦合紧密，减少漏磁通，所以一次、二次绕组套在同一铁心柱上；为了减小绕组与铁心间的绝缘电压差，所以把低压绕组套在内层，高压绕组套在外曾层。 3. 答：因为直流电压只能产生恒定的直流磁通，不会在绕组中产生感应电动势，所以变压器不能
改变直流电压。
4. 答：因为变压器的效率很高，二次绕组容量很接近一次绕组容量，所以一次、二次额定容量按
相等设计。
5. 答：为了保证变压器输出电压波动在一定范围内， 提高电能质量， 应该适时对变压器进行调压。变压器调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，
当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而调节变压器输出电压的大小。
四、计算题
1. 解： I SN
250 103
1N
UA 25A
1N
10 103
I
SN
250 103A
2 N
U3
625 A
2 N
0.4 10
32. 解： I S N 5600 10 A
1N
538.86A
3U1N
3 6000
3
I 2 N
S N 5600 10 A
979.75A
3U2N
3 3300
因为原边 形联结，所以，
I
I
1 Np
1 N
538.86A
因为副边 d 形联结，所以，
I I
2 Np
2N
979.75 A 565.66 A
3
3
3
,
第 2 章 思考题与习题参考答案
2.1 试述变压器空载和负载运行时的电磁过程。
答：空载时， 原边接交流电源， 原绕组中流过交流电流
I 0 ，建立磁动势 F0 ，由其产生主磁通
0 和
少量的漏磁通
1 ，主磁通在原绕组中产生电动势 E1 、在副绕组中产生电动势 E2 ，漏磁通只在原绕组
I 0 R1 。
中产生漏感电动势
E1 ，同时，电流 I 0 在原绕组电阻 R1 上产生电压降
负载时，原绕组流过电流
I 1 ，产生磁动势 F1 ；副绕组流过电流 I 2 ，产生磁动势 F2 ，由原、副绕组
0 ，并分别在原、副绕组中产生电动势
的合成磁动势
F1 F2 F0 产生主磁通
E1 和 E2 ； F1 还产生只
2 ，
交链原绕组的漏磁通
1 ，它在原绕组中产生漏感电动势 E1 ，F2 还产生只交链副绕组的漏磁通
它在副绕组中产生漏感电动势
E2 ；同时， 电流 I 1 在原绕组电阻 R1 上产生电压降 I1 R1 ，电流 I 2 在副绕
组电阻 R2 上产生电压降 I 2 R2 。
2.2 在变压器中，主磁通和一、二次绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生
的？在等效电路中如何反映它们的作用？
答: 主磁通同时交链原、副绕组，并分别在原、副绕组中产生电动势
E1 和 E2 ，起传递能量的作用；
漏磁通只交链自身绕组，只在自身绕组中产生漏感电动势，仅起电抗压降的作用。在等效电路中，主磁
通的作用由励磁参数反映，漏磁通的作用由漏抗参数反映。
2.3 试述变压器空载电流的大小和性质。
答：由于变压器铁心采用薄硅钢片叠成，磁导率高，导磁性能好，因此空载电流很小，一般为额定
电流的 2%— 10%。在空载电流 I 0 中，用来建立主磁通的无功分量
I 0r 远大于对应铁心损耗的有功分量
I 0 a ，所以空载电流基本属于无功性质，空载电流也因此常被称为励磁电流。
2.4 当变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，虽然一次绕组电阻很小，但流过的空载电流却
不大，这是为什么？
答：变压器空载运行时， 虽然一次绕组的电阻很小， 但是由于铁心硅钢片的磁导率大，
导磁性能好，
主磁通大，所以励磁电抗大，因此空载电流不大。简单说，空载电流是受到大电抗限制的。
2.5 变压器外施电压不变的情况下，若铁心截面增大或一次绕组匝数减少或铁心接缝处气隙增大，
则对变压器的空载电流大小有何影响？
答：铁心截面增大时，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁电抗增大，空载电流减小。
4