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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电机学复习题与答案解析.精品文档.第一章 磁 路一、填空:1. 磁通恒定的磁路称为 ,磁通随时间变化的磁路称为 。答:直流磁路,交流磁路。2. 电机和变压器常用的铁心材料为 。答:软磁材料。3. 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。答:远大于。4. 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是 。答:磁动势。5. 当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时,对直流磁路,则磁通 ,电感 ,电流 ;对交流磁路,则磁通 ,电感 ,电流 。答:减小,减小,不变;不变,减小,增大。二、选择填空1. 恒压直流铁心磁路中,如果增大空气气隙。则磁通 ;电感
2、;电流 ;如果是恒压交流铁心磁路,则空气气隙增大时,磁通 ;电感 ;电流 。A:增加 B:减小 C:基本不变答:B,B,C,C,B,A2. 若硅钢片的叠片接缝增大,则其磁阻 。A:增加 B:减小 C:基本不变答:A3. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。A:存在 B:不存在 C:不好确定答:A4. 磁路计算时如果存在多个磁动势,则对 磁路可应用叠加原理。A:线形 B:非线性 C:所有的答:A5. 铁心叠片越厚,其损耗 。A:越大 B:越小 C:不变答:A三、判断1. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 ( )答:对。2. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 ( )答:错。3.
3、 在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。 ( )答:对。4. 若硅钢片的接缝增大,则其磁阻增加。 ( )答:对。5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 ( )答:对。6. 恒压交流铁心磁路,则空气气隙增大时磁通不变。 ( )答:对。7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势,可应用叠加原理。 ( )答:错。8. 铁心叠片越厚,其损耗越大。 ( )答:对。四、简答1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成,这种材料有那些主要特性? 答:电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成,它的导磁率高,损耗小,有饱和现象存在。2. 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的?它们的大小与那些因素有
4、关? 答:磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆,磁畴之间反复摩擦,消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比,与磁密幅值的次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通发生变化时,在铁心中产生感应电势,再由于这个感应电势引起电流(涡流)而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和的平方成正比。3. 什么是软磁材料?什么是硬磁材料?答:铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽,即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料,也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁,能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等,这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄,即矫顽力小、剩磁也小的铁
5、磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。4. 磁路的磁阻如何计算?磁阻的单位是什么?答:,其中:为材料的磁导率;l为材料的导磁长度;A为材料的导磁面积。磁阻的单位为。5. 说明磁路和电路的不同点。答:1)电流通过电阻时有功率损耗,磁通通过磁阻时无功率损耗;2)自然界中无对磁通绝缘的材料;3)空气也是导磁的,磁路中存在漏磁现象;4)含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。6说明直流磁路和交流磁路的不同点。答:1)直流磁路中磁通恒定,而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势;2)直流磁路中无铁心损耗,而交流磁路中有铁心损耗;3)交流磁路中磁饱和现象会导致电
6、流、磁通和电动势波形畸变。7基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别?磁路计算时用的是哪一种磁化曲线?答:起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化,所得的B=f(H)曲线;基本磁化曲线是对同一铁磁材料,选择不同的磁场强度进行反复磁化,可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。二者区别不大。磁路计算时用的是基本磁化曲线。8 路的基本定律有哪几条?当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时,磁路计算能否用叠加原理,为什么?答:有:安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的串联定律和并联定律;不能,因为磁路是非线性的,存在饱和现象。9 在下图中,当给线圈外加正弦电压u1时,线圈
7、内为什么会感应出电势?当电流i1增加和减小时,分别算出感应电势的实际方向。 答:在W1中外加u1时在 W1中产生交变电流i1,i1在W1中产生交变磁通,通过W2在W2中和W1中均产生感应电势2和e1,当i1增加时e1从b到a,2从d 到c,当i1减少时e1从a到b,2从c 到d。五、计算1. 下图是两根无限长的平行轴电线,P点与两线在同一平面内,当导体中通以直流电流I时,求P点的磁场强度和磁通密度的大小和r1方向。解:对于线性介质,迭加原理适用,A在P处产生磁场强度B在P出产生的磁场强度 由于与方向相同,如图所示则 + 感应强度 (+) 2. 上图中,当两电线分别通以直流电流(同向)I和异向电
8、流I时,求每根导线单位长度上所受之电磁力,并画出受力方向。解:由于两根导体内通以同样大小的电流I,现在考虑其大小时,它们受力是相同的。一根导体在另一根导体处产生磁感应强度B()所以每根导体单位长度受力f=BI=()力的方向是通同向电流时相吸,通异向电流相斥。3. 在下图中,如果电流在铁心中建立的磁通是Sint,副线圈匝数是,试求副线圈内感应电势有效值的计算公式。 解:副线圈中感应电势的瞬时值Cost 感应电势的有效值计算公式为:4. 有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内,如下图所示。试分别求出下列条件下线圈内的感应电势:(1) 导体内通以直流电流I,线圈以速度从左向右移动:(2) 电流=
9、 Sint ,线圈不动:(3) 电流= Sint,线圈以速度从左向右移动。解:(1)导体内通以电流I时离导体x远处的磁密为 B 所以,当线圈以速度从左向右移动时感应电势大小为 e () (2) 当线圈不动时,电流是= Sint时, = = Sint 所以 Cost(3)电流= Sint,线圈以速度从左向右移动时= Sint 所以,+ Cost+ Cost5. 对于下图,如果铁心用硅钢片迭成,截面积,铁心的平均长度0.4m,空气隙m,线圈的匝数为600匝,试求产生磁通韦时所需的励磁磁势和励磁电流。解:在铁心迭片中的磁密为 11/12.250.9 (T)根据硅钢片磁化曲线查出306 (A/m)在铁
10、心内部的磁位降 *306*0.4122.4(A)在空气隙处,当不考虑气隙的边缘效应时 (T) 所以 7.15 (A/m)故 357.5(A)则励磁磁势F+357.5+122.4479.9 安匝 励磁电流 (A)6. 磁路结构如下图所示,欲在气隙中建立韦伯的磁通,需要多大的磁势?解:当在气隙处不考虑边缘效应时,各处的磁密 B硅钢片磁路长度(mm)铸钢磁路长度(mm)查磁化曲线:(A/mm) (A/mm)空气之中:(A/mm)故:各段磁路上的磁位降 (A) (A) (A) 则:F+1110+229.9+389.01728.9(A) 故需要总磁势1728.9安匝。7. 一铁环的平均半径为0.3米,铁
11、环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形,在铁环上绕有线圈,当线圈中电流为5安时,在铁心中产生的磁通为0.003韦伯,试求线圈应有匝数。铁环所用材料为铸钢。解:铁环中磁路平均长度(m)圆环的截面积S铁环内的磁感应强度查磁化曲线得磁感应强度H3180(A) FH故:线圈应有的匝数为W(匝)8. 设上题铁心中的磁通减少一半,线圈匝数仍同上题中所求之值,问此时线圈中应流过多少电流?如果线圈中的电流为4安,线圈的匝数不变,铁心磁通应是多少?解:在上题中磁通减少一半时磁密 查磁化曲线得出磁场强度646(A/m) 所以,(安/匝) 故此时线圈内应流过电流(安) 当线圈中电流为4安时磁势(安匝) 设所产生的
12、磁通为0.0027韦,则:(T) 查磁化曲线得磁场强度 (安匝) 假设值小了,使比小了很多,现重新假设韦,则 查磁化曲线得磁场强度 (安匝) 在中采用插值得产生得磁通 0.002878(韦) 9. 设有100匝长方形线圈,如下图所示,线圈的尺寸为a0.1米,b0.2米,线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n1000转/分旋转,均匀磁场的磁通密度。试写出线圈中感应电势的时间表达式,算出感应电势的最大值和有效值,并说明出现最大值时的位置。解:线圈转动角速度故在t秒时刻线圈中的感应的电势所以 168Sin104.9t (v)感应电势的最大值感应电势的有效值E(v)出现感应电势最大值时,
13、线圈平面与磁力线平行。10. 设上题中磁场为一交变磁场,交变频率为50Hz,磁场的最大磁通密度,(1) 设线圈不转动,线圈平面与磁力线垂直时,求线圈中感应电势的表达式;(2) 设线圈不转动,线圈平面与磁力线成60度夹角,求线圈中感应电势的表达式;(3) 设线圈以n1000r/m的速度旋转,且当线圈平面垂直于磁力线时磁通达最大值,求线圈中感应电势的表达式,说明电势波形。解:(1)通过线圈的磁通 所以,线圈中的感应电势 (2)当线圈不动,与磁力线成60度夹角时(3)当线圈以n1000r/m转动时, 所以线圈中的感应电势167.8Cos209.3t335.2Cos419t (v)11. 线圈尺寸如上
14、图所示,a0.1m,b0.2m,位于均匀恒定磁场中,磁通密度B0.8T。设线圈中通以10安电流,试求:(1) 当线圈平面与磁力线垂直时,线圈各边受力多大?作用方向如何?作用在该线圈上的转矩多大?(2) 当线圈平面与磁力线平行时,线圈各边受力多大?作用方向如何?作用在该线圈上的转矩多大?(3) 线圈受力后要转动,试求线圈在不同位置时转矩表达式。 解:(1)当线圈平面与磁力线垂直时,线圈两条长边所受之力(每边受力) 两条短边所受之力为 此时,各边作用力或同时指向框外或同时指向框内,线圈受力不产生转矩。(2)当线圈平面与磁力线平行时,线圈中只有短边受力,其大小仍为0.8(N),故其产生的转矩为此时转
15、矩最大,方向是绕轴转动。 (3) 在不同位置时,如果取线圈与磁场等位面的夹角为,则:在角处仍仅有短边受力才能产生力矩。短边受力 所以,在处线圈所受之力矩 0.8*0.2*Sin 0.16 Sin (Nm)12. 一铁心电抗器如图所示,线圈套在开口环形铁心上,线圈匝数W,铁内磁路长l,截面积A,开口宽度,试求:(1) 电抗器的电感(2) 当电流为安时的【1】 电抗器的磁能和容量;【2】 电抗器的等效电路;【3】 二极间的吸力。解:(1)设磁路中磁通为,则铁(相对磁导率为)中磁强空气中不考虑边缘效应时故:产生所要磁势所以:则所需的激磁电流故:电抗器的电感(2)电抗器的电抗故电抗器的磁能和容量为如铜
16、耗电阻为r,铁耗电阻为,则等效电路如右图所示,其阻抗为Z两极间气隙(相距为x)中的磁场能量为 故两极间的吸引力f为第二章 变压器一、填空:1. 一台单相变压器额定电压为380V/220V,额定频率为50HZ,如果误将低压侧接到380V上,则此时 , , , 。(增加,减少或不变)答:增大,增大,减小,增大。2. 一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz,电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行,此时变压器磁路饱和程度 ,励磁电流 ,励磁电抗 ,漏电抗 。答:饱和程度不变,励磁电流不变,励磁电抗增大,漏电抗增大。3. 三相变压器理想并联运行的条件是(1) ,(2) ,(3) 。答:(1
17、)空载时并联的变压器之间无环流;(2)负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载;(3)负载时各变压器分担的电流应为同相。4. 如将变压器误接到等电压的直流电源上时,由于E= ,U= ,空载电流将 ,空载损耗将 。答:E近似等于U,U等于IR,空载电流很大,空载损耗很大。5. 变压器空载运行时功率因数很低,其原因为 。答:激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多,空载时主要由激磁回路消耗功率。6. 一台变压器,原设计的频率为50Hz,现将它接到60Hz的电网上运行,额定电压不变,励磁电流将 ,铁耗将 。答:减小,减小。7. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。答:磁动势平衡和电磁感应作用。8. 引
18、起变压器电压变化率变化的原因是 。答:负载电流的变化。9. 如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压,则激磁电流将 ,变压器将 。答:增大很多倍,烧毁。10. 联接组号不同的变压器不能并联运行,是因为 。答:若连接,将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流,把变压器烧毁。11. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组,主要是为了避免 。答:电压波形畸变。12. 变压器副边的额定电压指 。答:原边为额定电压时副边的空载电压。13. 为使电压波形不发生畸变,三相变压器应使一侧绕组 。答:采用d接。14. 通过 和 实验可求取变压器的参数。答:空载和短路。15. 变压器的结构参数包
19、括 , , , , 。答:激磁电阻,激磁电抗,绕组电阻,漏电抗,变比。16. 在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为 。答:1。17. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ,仅和一侧绕组交链的磁通为 。答:主磁通,漏磁通。18. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 。答:自耦变压器。19. 并联运行的变压器应满足(1) ,(2) ,(3) 的要求。答:(1)各变压器的额定电压与电压比应相等;(2)各变压器的联结组号应相同;(3)各变压器的短路阻抗的标幺值要相等,阻抗角要相同。20. 变压器运行时基本铜耗可视为 ,基本铁耗可视为 。答:可变损耗,不变损耗。二、选择填空1.
20、三相电力变压器带电阻电感性负载运行时,负载电流相同的条件下,越高,则 。A:副边电压变化率u越大,效率越高,B:副边电压变化率u越大,效率越低,C:副边电压变化率u越大,效率越低,D:副边电压变化率u越小,效率越高。 答:D2. 一台三相电力变压器=560kVA, =10000/400(v), D,y接法,负载时忽略励磁电流,低压边相电流为808.3A时,则高压边的相电流为 。 A: 808.3A , B: 56A, C: 18.67A , D: 32.33A。 答:C3. 一台变比为k的变压器,从低压侧作空载实验,求得副边的励磁阻抗标幺值为,那末原边的励磁阻抗标幺值是 。:,:,:.。 答:
21、A4. 变压器的其它条件不变,外加电压增加,则原边漏抗,副边漏抗和励磁电抗将 。 :不变, :增加% ,:减少% 。(分析时假设磁路不饱和) 答:A5 相电力变压器磁势平衡方程为 。 A:原,副边磁势的代数和等于合成磁势 B:原,副边磁势的时间向量和等于合成磁势 C:原,副边磁势算术差等于合成磁势 答:B6 压与频率都增加5时,穿过铁芯线圈的主磁通 。 A 增加 B 减少 C 基本不变答:C7 升压变压器,一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。 A 等于 B 大于 C 小于答;A8 三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压。A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线 答:
22、A9 单相变压器通入正弦激磁电流,二次侧的空载电压波形为 。 A 正弦波 B 尖顶波 C 平顶波 答:A10 变压器的其它条件不变,若原副边的匝数同时减少10,则,及的大小将 。 A:和同时减少10,增大 B:和同时减少到0.81倍, 减少 C:和同时减少到0.81倍,增加 D:和同时减少10,减少 答:B11 如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压,则激磁电流将 ,变压器将 。A:不变;B:增大一倍;C:增加很多倍;D:正常工作;E:发热但无损坏危险;F:严重发热有烧坏危险答:C,F12 联接组号不同的变压器不能并联运行,是因为 。A:电压变化率太大; B:空载环流
23、太大;C:负载时激磁电流太大; D:不同联接组号的变压器变比不同。答:B13 三相变压器组不宜采用Y,y联接组,主要是为了避免 。A:线电势波形放生畸变; B:相电势波形放生畸变;C:损耗增大; D:有效材料的消耗增大。 答:B14 变压器原边匝数增加5%,副边匝数下降5%,激磁电抗将 。A:不变 B:增加约10% C:减小约10%答:B15 三相变压器的变比是指之比。A:原副边相电势 B:原副边线电势 C:原副边线电压答:A16 磁通,电势正方向如图,W1匝线圈感应的电势e为 。A:d/dt B:W1d/dt C:-W1d/dt答:C17 变压器铁耗与铜耗相等时效率最大,设计电力变压器时应使
24、铁耗 铜耗。A:大于 B:小于 C:等于答:A18 两台变压器并联运行时,其负荷与短路阻抗 分配。A:大小成反比 B:标么值成反比 C:标么值成正比答:B19 将50Hz 的变压器接到60Hz电源上时,如外加电压不变,则变压器的铁耗 ;空载电流 ;接电感性负载设计,额定电压变化率 。A变大 B 变小答:B,B,A20 当一台变压器的原边匝数比设计少10%(副边匝数正常)则下列各值的变化为:磁通 ; ; ; ;U20 I0 。A:变大 B:变小 C:不变答:A,B,C,B,A,A21 一台Y/-12和一台Y/-8的三相变压器,变比相等,能否经过改接后作并联运行 。A能 B不能 C不一定 D不改接
25、也能答:A22 一台 50Hz的变压器接到60Hz的电网上,外时电压的大小不变,激磁电流将 。A,增加 B,减小 C,不变.答:B23 变压器负载呈容性,负载增加时,副边电压 。A,呈上升趋势; B,不变, C,可能上升或下降答:C24 单相变压器铁心叠片接缝增大,其他条件不变,则空载电流 。A,增大; B,减小; C,不变。答:A25 一台单相变压器额定电压为220/110V。Y/y-12接法,在高压侧作短路实验,测得的短路阻抗标幺值为0.06,若在低压侧作短路实验,测得短路阻抗标幺值为 。A:0.06 , B:0.03 , C:0.12 , D:0.24 。 答:A三、判断1. 变压器负载
26、运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。 ( )答:对2. 电源电压和频率不变时,制成的变压器的主磁通基本为常数,因此负载和空载时感应电势为常数 。 ( )答:错3. 变压器空载运行时,电源输入的功率只是无功功率 。 ( )答:错4. 变压器频率增加,激磁电抗增加,漏电抗不变。 ( )答:错5. 变压器负载运行时,原边和副边电流标幺值相等 。 ( )答:错6. 变压器空载运行时原边加额定电压,由于绕组电阻r1很小,因此电流很大。 ( )答:错7. 变压器空载和负载时的损耗是一样的。 ( )答:错8. 变压器的变比可看作是额定线电压之比。 ( )答:错9. 只要使变压器的一、二次绕组匝数不
27、同,就可达到变压的目的。 ( )答:对10. 不管变压器饱和与否,其参数都是保持不变的。 ( )答:错11. 一台Y/-12和一台Y/-8的三相变压器,变比相等,能经过改接后作并联运行。( )答:对12. 一台 50HZ的变压器接到60HZ的电网上,外时电压的大小不变,激磁电流将减小。( )答:对13. 变压器负载成容性,负载增加时,副边电压将降低。 ( )答:错14. 变压器原边每匝数增加5%,副边匝数下降5%,激磁电抗将不变。 ( )答:错15. 联接组号不同的变压器不能并联运行,是因为电压变化率太大。 ( )答:错四、简答1. 从物理意义上说明变压器为什么能变压,而不能变频率?答: 变压
28、器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流im, 产生励磁磁动势fm,在铁芯中产生交变主磁通m, 其频率与电源电压的频率相同,根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e1和e2,且有、显然,由于原副边匝数不等,即N1N2,原副边的感应电动势也就不等,即e1e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1E1、U2E2,故原副边电压不等,即U1U2, 但频率相等。2. 试从物理意义上分析,若减少变压器一次侧线圈匝数(二次线圈匝数不变)二次线圈的电压将如何变化?答:由、可知,所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1 E1, U2E2,因此,当U1 不变时,
29、若N1减少, 则每匝电压增大,所以将增大。或者根据,若 N1减小,则增大, 又,故U2增大。3. 变压器铁芯的作用是什么,为什么它要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成?答:变压器的铁心构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。为了减少铁心损耗,采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。4. 变压器有哪些主要部件,它们的主要作用是什么?答:铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛
30、变压器油,兼有散热冷却作用。绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接,使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。5. 变压器原、副方额定电压的含义是什么?答:变压器一次额定电压U1N是指规定加到一次侧的电压,二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压,二次侧空载时的端电压。6. 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通?它们之间有哪些主要区别?并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势?答:由于磁通所经路径不同,把磁通分成主磁通和漏磁通,便于分别考虑它们各自的特性,从而把非线性问题和线性问题分别予以处理 区别:1. 在路径上,主磁通经过铁心磁路闭合,而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。 2在
31、数量上,主磁通约占总磁通的99%以上,而漏磁通却不足1%。 3在性质上,主磁通磁路饱和,m与im呈非线性关系,而漏磁通磁路不饱和,1与i1呈线性关系。 4在作用上,主磁通在二次绕组感应电动势,接上负载就有电能输出, 起传递能量的媒介作用,而漏磁通仅在本绕组感应电动势,只起了漏抗压降的作用。空载时,有主磁通和一次绕组漏磁通,它们均由一次侧磁动势激励。 负载时有主磁通,一次绕组漏磁通,二次绕组漏磁通。主磁通由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即激励,一次绕组漏磁通由一次绕组磁动势激励,二次绕组漏磁通由二次绕组磁动势激励。7. 变压器的空载电流的性质和作用如何?它与哪些因素有关?答:作用:变压器空载电流
32、的绝大部分用来供励磁,即产生主磁通,另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗,前者属无功性质,称为空载电流的无功分量,后者属有功性质,称为空载电流的有功分量。性质:由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量,故空载电流属感性无功性质,它使电网的功率因数降低,输送有功功率减小。大小:由磁路欧姆定律,和磁化曲线可知,I0 的大小与主磁通m, 绕组匝数N及磁路磁阻有关。就变压器来说,根据,可知, 因此,由电源电压U1的大小和频率f以及绕组匝数N1来决定。根据磁阻表达式可知,与磁路结构尺寸,有关,还与导磁材料的磁导率有关。变压器铁芯是铁磁材料,随磁路饱和程度的增加而减小,因此随磁路饱和程度的增加而增
33、大。综上,变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率,绕组匝数,铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。8. 变压器空载运行时,是否要从电网取得功率?这些功率属于什么性质?起什么作用?为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利?答:要从电网取得功率,有功功率供给变压器本身功率损耗,即铁心损耗和绕组铜耗,它转化成热能散发到周围介质中;无功功率为主磁场和漏磁场储能。小负荷用户使用大容量变压器时,在经济技术两方面都不合理。对电网来说,由于变压器容量大,励磁电流较大,而负荷小,电流负载分量小,使电网功率因数降低,输送有功功率能力下降,对用户来说,投资增大,空载损耗也较大,变压器效率低。9. 为了得到
34、正弦形的感应电动势,当铁芯饱和和不饱和时,空载电流各呈什么波形,为什么?答:铁心不饱和时,空载电流、电动势和主磁通均成正比,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(见磁化曲线),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。10. 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通,对已制成的变压器,它们是否是常数?答:激磁电抗是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数;漏电抗是表征绕组漏磁效应的一个参数。激磁电抗对应于主磁通,漏电抗对应于漏磁通,对于制成的变压器,励磁电抗不是常数,它随磁路的饱和程度而变化,漏电抗在频率一
35、定时是常数。11. 变压器空载运行时,原线圈加额定电压,这时原线圈电阻r1很小,为什么空载电流I0不大?如将它接在同电压(仍为额定值)的直流电源上,会如何?答: 因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程:可知,尽管很小,但由于励磁阻抗很大,所以不大.如果接直流电源,由于磁通恒定不变,绕组中不感应电动势,即,因此电压全部降在电阻上,即有,因为很小,所以电流很大。12. 变压器在制造时,一次侧线圈匝数较原设计时少,试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响?答:根据可知,因此,一次绕组匝数减少,主磁通将 增加,磁密,因不变,将随的增加而增加,铁心饱和程度增加,磁导率下降。
36、因为磁阻,所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律,当线圈匝数减少时,励磁电流增大。 又由于铁心损耗,所以铁心损耗增加。励磁阻抗减小,原因如下:电感, 激磁电抗,因为磁阻增大,匝数减少,所以激磁电抗减小。设减少匝数前后匝数分别为、,磁通分别为、,磁密分别为、,电流分别为、,磁阻分别为、,铁心损耗分别为、。根据以上讨论再设,同理,于是。又由于,且(是励磁电阻,不是磁阻),所以,即 ,于是,因,故,显然,励磁电阻减小。励磁阻抗 ,它将随着和的减小而减小。变比将减小。13. 如将铭牌为60Hz的变压器,接到50Hz的电网上运行,试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响?答:根据可知,电源电压不
37、变,从60Hz降低到50Hz后,频率下降到原来的(1/1.2),主磁通将增大到原来的1.2倍,磁密也将增大到原来的1.2倍, 磁路饱和程度增加, 磁导率降低, 磁阻增大。于是,根据磁路欧姆定律可知, 产生该磁通的激磁电流必将增大。 再由讨论铁损耗的变化情况。 60Hz时, 50Hz时, 因为,所以铁损耗增加了。漏电抗,因为频率下降,所以原边漏电抗,副边漏电抗减小。又由电压变化率表达式可知,电压变化率将随,的减小而减小。14. 变压器负载时,一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降,它们产生的原因是什么?写出它们的表达式,并写出电动势平衡方程?答:一次绕组有主电动势,漏感电动势,一次绕组电阻压降,主电动势由主磁通交变产生,漏感电动势由一次绕组漏磁通交变产生。一次绕组电动势平衡方程