电机学课后思考题习题答案 下载本文

《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