《电机与拖动基础（第2版）》（习题解答）(9)

“电机与拖动基础（第2版）”习题解答

在变压器等效电路中，主磁通的作用通过它所产生的感应电动势来表征，即一、二次绕组感应电动势E1、E2的大小与电源频率f1、绕组匝数N1、N2及铁心中主磁通的最大值?m成正比，而在相位上比产生感应电动势的主磁通滞后90°。而等效电路中的漏电抗反映了漏磁通对电路的电磁效应。由于漏磁通的主要路径是非铁磁性物质，漏磁路不会饱和，是线性的，其磁导是常数，因此对已制成的变压器，漏电感L1?为一常数，当电源频率f1一定时，漏电抗也是常数X1??L1?。

R1X1R2X2?I1?U1?E1?I2?U?E22ZL 5-3

图5-9 变压器负载运行时的等效电路

变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流I0很小？如果一次侧加额定电压的直流电源，这时一次侧电流、铁心中磁通会有什么变化？二次绕组开路和短路对一次绕组的电流有无影响？ 答：

变压器主磁通的路径完全是通过铁心闭合的，主磁路的磁阻很小，只需要很小的励磁电流就能产生较大的主磁通，并产生足以平衡一次侧额定电压的感应电动势，所以变压器空载运行时，即使一次侧加额定电压，空载电流I0也很小。

如果一次侧加额定电压的直流电源，这时没有电磁感应作用，额定电压将完全由一次侧绕组的电阻压降来平衡，由于一次侧绕组的电阻一般很小，一次侧电流将变得非常大，铁心中的磁通很变得很大，有可能烧毁变压器（相当于短路事故）。这时二次绕组开路和短路对一次绕组的电流没有影响。

5-4 一台用于50Hz电源的单相变压器，如果接在60Hz电网上运行，如果额定电压不变，则空载电流、铁心损耗、漏电抗、励磁电抗及电压调整率等有何变化？ 答：

根据变压器一次侧的电压平衡方程

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U1N?E1?4.44f1N1?m ?m50?z f1?50H时，

U1NU1N；f1?60Hz时，?m60?，所以

4.44?60N14.44?50N1

?m605? ?m506即主磁通为原来的5/6。若不考虑磁路的饱和效应，主磁通与空载电流（励磁电流）成正比，空载电流将减小。 铁心损耗的近似计算公式为 ?pFe60?CFefB所以，铁心损耗将减小。

漏磁路的磁阻不变，漏电感不变，所以漏电抗随着频率的增加而变大。在不考虑磁路饱和的情况下，励磁电抗也随着频率的增加而变大。而漏电抗的变大意味着短路电抗的变大，所以电压调整率也变大。 5-5

一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果不慎将低压侧误接到220V的电源上，对变压器有何影响？ 答：

这是一台降压变压器，低压绕组匝数N2少。由公式U1N?4.44f1N2?m可知，主磁通?m要增加很多才能平衡端电压U1N，磁通的增加又因磁路非线性引起励磁电流增加很多，电流过大就可能烧坏低压绕组。 5-6

一台单相变压器，额定容量为5kV·A，高、低压侧绕组均为两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压为1100V和110V，现将它们进行不同方式的连接，试问每种连接的高、低压侧额定电流为多少？可得几种不同的电压比？ 解：

（1）高压绕组串联、低压绕组串联： I1N? I2N? k?5000?2.273A

1100?25000?22.727A 110?21.3602m60?6?G?CFe???5?1.3f1.350?5?2?5???Bm50G????6??6?20.7?pFe50

1100?2?10

110?2 （2）高压绕组串联、低压绕组并联：

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I1N?2.273A I2N? k?5000?45.455A 1101100?2?20 110 （3）高压绕组并联、低压绕组并联： I1N?5000?4.545A 1100 I2N?45.455A k?1100?10 110 （4）高压绕组并联、低压绕组串联： I1N?4.545A I2N?22.727A k? 5-7

变压器为什么要并联运行？并联运行的条件有哪些？哪些条件需要严格遵守？ 答：

所谓并联运行，就是将两台或两台以上的变压器的一、二次绕组分别并联到公共母线上，同时对负载供电。变压器之所以要并联运行，是因为并联运行时很多的优点： （1）提高供电的可靠性。并联运行的某台变压器发生故障或需要检修时，可以将它从电网上切除，而电网仍能继续供电；

（2）提高运行的经济性。当负载有较大的变化时，可以调整并联运行的变压器台数，以提高运行的效率；

（3）可以减小总的备用容量，并可随着用电量的增加而分批增加新的变压器。 并联运行的条件有以下三条，都必须严格遵守：

（1）并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等； （2）并联运行的各台变压器的联结组号必须相同；

（3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或阻抗电压）的相对值要相等。 5-8

与普通双绕组变压器相比，自耦变压器有哪些优缺点？ 答：

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1100?5 2?110“电机与拖动基础（第2版）”习题解答

自耦变压器与普通双绕组变压器相比，在相同的额定容量下，由于自耦变压器的计算容量小于额定容量，因此自耦变压器的结构尺寸小，节省有效材料（铜线和硅钢片）和结构材料（钢材），降低了成本。同时有效材料的减少还可减小损耗，从而提高自耦变压器的效率。

由于自耦变压器的一次侧和二次侧之间有电的直接联系，所以高压侧的电气故障会波及到低压侧，因此在低压侧使用的电气设备同样要有高压保护设备，以防止过电压。另外，自耦变压器的短路阻抗小，短路电流比普通双绕组变压器的大，因此必须加强保护。 5-9

电压互感器和电流互感器的功能是什么？使用时必须注意什么？ 答：

电压互感器实质上就是一个降压变压器，原理和结构与普通双绕组变压器基本相同，其功能就是安全地测量高电压。使用电压互感器时，应注意以下几点：

（1）电压互感器在运行时二次绕组绝对不允许短路，因为如果二次侧发生短路，则短路电流很大，会烧坏互感器。因此，使用时在一、二次侧电路中应串接熔断器作短路保护。

（2）电压互感器的铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以防止高压绕组绝缘损坏时，铁心和二次绕组带上高电压而造成的事故。 …… 此处隐藏：815字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……