电机学序论及第1篇变压器
电机学
绪论第一节概述
一、电机在国民经济中的应用
?什么是电机
?电能
?电机应用
（1）发电机
（2）变压器
（3）电动机
二、电机的分类
形式很多，分类方式多样：
?1．按功能
*电动机电——>机
*发电机机——>电
*变压器电——>机
*控制电机信号变换与传输
?2．按速度
*变压器n=0
*同步电机n=同步速度n0
*异步电机n≠n0 , 但接近同步速n0
*直流电机n不定
? 3.按电流性质
?直流电机
*直流发电机
*直流电动机
?交流电机
*交流电动机
*交流发电机
*变压器
第二节电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量:
电、磁、机械（机电能量转换）
*电：以“路”的形式出现，线圈（绕组）构成电路，较熟；
*磁：以“场”的形式出现，本科阶段一般以磁路进行分析；
*机：机械能，电机中与之相关的有转矩、转速等。一、磁场、磁感应强度?磁场：
?磁感应强度：描述磁场强弱的物理量
?二、磁力线、磁通量（Φ）
1.磁力线
（1）定义
（2）性质：
–“符合右手螺旋定则”；
–“永不相交，确定点的B方向确定、唯一”；
–“闭合、无起点、终点”。
2.磁通（磁通量）
?垂直（正交）
?（S的法线与B方向之间夹角）
?任意曲面、不均匀磁场
?闭合曲面（高斯定理，磁通连续性原理）
?三、磁场强度磁导率
? 1 磁场强度（H）
?2B与H的关系
*磁导率、真空中的磁导率、相对磁导率
? 3 没有磁绝缘的概念
(电：＞1010，磁：103~105)
?四、全电流定律
1．定义：
（右手螺旋定则）
2．磁压（磁位差）：H沿路径的线积分称该路径上的磁压。
Um=∫Hdl
3．磁势：磁场回路所匝链的电流
F=∑I
*磁势、磁压的单位均为：A
*沿磁场中任一闭合回路，总磁压等于总磁势。?五、磁路、磁路参数、全磁路欧姆定律
? 1.磁路：导磁材料与非导磁材料、主磁通与漏磁通、磁路? 2.磁路欧姆定律
*（1）部分磁路
?电路：R＝U／I
?磁路：
*（2）全磁路
? 3.磁阻
–比较电阻：
?4．磁导
?5．磁路第一定律（节点定律）
?6．磁路第二定律（回路定律）
?7 磁路与电路的异同
?（1）同：绝大多数概念等价
?（2）异：a 电流是电荷的移动
磁通是假想的用于描述磁场的量
b 直流电流通过电阻消耗能量
恒定磁通通过磁阻不消耗能量
?六、B－H曲线
?1．磁化曲线
?起始段：μ较小；
?线性区：μ（较大）近似为直线
?饱和区：μ很小，H增大，B基本不变
?2．磁滞回线
?磁滞现象
?剩磁（剩余磁通密度、剩余磁感应强度）
?矫玩力: Hc
–软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中多用之
–硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久磁铁
? 3 基本磁化曲线
?通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例：
图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b)所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多少？解：
? 1.铁芯部分：
?设铁芯的叠片因数(叠片净厚度与总厚度之比)为0.94，则铁芯的净面积为
?Ai =20×10-3×40×10－3×0.94=0.752×10－3(m2)
?铁芯磁路的平均长度为
?Li=2(100+80)-6=354(mm)=0.354(m)
?铁芯中的平均磁通密度为：
?由磁化曲线查得相应的铁芯磁场强度为Hi=560A／m。
?铁芯段磁路所需的磁动势为
?
198
=
=
i
i
i
L
H
F(A)
?2．气隙部分
?不计气隙处磁通的扩散现象，则气隙磁通与铁芯中的磁通相同，?因为气隙部分的面积为
?Ag =20×10-3×40×10－3=0.8×10－3(m2)
?
所以气隙部分的感应强度、磁场强度和气隙部分所需的磁势为 ?
3．总体
? 所需的总磁势为
? F ＝FI + Fg = 6162(A) ? 线圈所需的励磁电流为 ? I ＝Fi ／N ＝6.162 (A)
?
要点：气隙虽小，但所需的磁势却很大。甚至可忽略铁芯的磁压降。
? 七、铁芯损耗
? 交变的磁通在铁芯中产生损耗
– （1）磁滞损耗（正比于频率）
（2）涡流损耗（正比于频率的平方，正比于叠片厚度的平方，所以用很薄的
硅钢片（0.3~0.5mm ）而不用整块铁。）? 八、磁场贮能
1． 磁场能量（体）密度 2． 总能量 3．线性介质
? 九、电感
? （一）自感
? 磁链：穿过线圈的磁通形成磁链 ? 磁链与穿过线圈的电流成正比： ? 系数L 称电感，所以电感定义如下：
? 一个线圈通过单位电流所形成的磁链叫该线圈的电感。 ? （二）互感
? 两个相邻回路：回路1中的电流I1产生的，与回路2交链（匝链）的磁链（注意下标顺序）
? 定义：该磁链与产生该磁链的电流I1之比称回路1对回路2的互感M21。
? 同理：回路1对回路2的互感M12为：
212
12I M ψ= ?
问题：下标中第一个数代表？第二个数代表？
? 同理，Λ
==212121N N R N
N M m
? 其中：Rm 称两线圈间的磁阻，Λ为磁导。 ? （三）漏磁通、漏磁链、漏电感 ? 1．漏磁通 21,σσΦΦ ? 2．漏磁链 21,σσψψ ? 3．漏电感 21,σσL L ? （四）电抗
? 十、电磁感应定律
?感应电势的两种形式
?1．变压器电势
–线圈中Φ变化
–方向：楞茨定律
?2．速度电势
–导体运动产生
–e = BLv
–方向: 参考右手定则
?十一、电磁力、电磁转矩
?（1）电磁力
?通电导体在B中受的力F=BIL
（发电机的本质：外力F作用于导体，使其以v运动，则输入机械功率Fv；产生感应电势e，与外电路形成电流i, 则输出电功率ei。不计损耗，功率平衡：）?（2）电磁转矩
?十二、电机的可逆性
?同一电机既可做发电机又可做电动机。
?发电机与电动机即有感应电势又有电磁力，只是形式不同，今后课程中注意体会。?十三、磁路参量与电路参量的类比
?电路I U E R G E j
?磁路ΦUm F Rm ΛH B
第一篇变压器
序
第二章变压器的基本作用原理与理论分析
第三章三相变压器及分析
第四章三相变压器不对称运行及瞬变过程
第五章电力系统中的特种变压器
序
?本课程主要分析电力变压器
?变压器的作用：改变电压等级
?分类：
*按电压升降
?升压变压器；降压变压器
*按相数：
?单相变压器、
?三相变压器、
?多相变压器
*按绕组个数：
?双绕组变压器、
?三绕组变压器、
?单绕组变压器（自耦变压器）
第二章变压器的基本作用原理与理论分析第一节变压器的基本结构和额定值
第二节空载运行
第三节负载运行
第四节标么值
第五节参数测定方法
第六节运行性能
第一节变压器的基本结构和额定值
一、电力变压器的基本结构
?五大部分：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘故套管。
? 1.铁芯
*磁路部分
*硅钢片叠成（减少涡流损耗），彼此绝缘
*铁芯柱
*铁轭
*冲片
2.绕组
?电路部分
?分类：按绕组在铁芯中的排列分两大类
?铁芯式、铁壳式
?电力变压器都用铁芯式
?低压绕组靠近铁芯——为绝缘方便
?绕组的基本形式：
?同芯式：高低压绕组均做成圆筒形，同心地套在铁芯上
?交叠式（饼式绕组）：做成线饼，交错排列。
? 3. 变压器油
?散热：将热量传递到变压器外壳表面
?绝缘
?4. 油箱及附件
?隔离空气：减少氧化
? 油箱的散热
? 油枕（储油器） ? 气体继电器 ? 安全气道
? 5. 绝缘套管
? 油箱内的线圈与外电路连接
二、额定值
? 额定容量：SN
? 额定电压：线电压：U1N 、U2N ? 额定电流：线电流：I1N 、I2N
?
单相：I1N ＝SN ／U1N ； I2N ＝SN ／U2N
? 三相：
N
N
N N N N U S I U S I 22113,3==
? 定额频率：fN=50Hz ? 相数
? 额定效率
第二节 变压器的空载运行
? 预备知识 ? 分析方法： ? 电磁关系 ? 平衡方程 ? 等值电路 ? 相量图
? 述语：初级、次级；原方、副方 ?
空载：原方接电源，副方空载
? 下标约定： ? 单相变压器
? 单下标：原方：1 ；副方：2 ? 双下标：原方：AX ；副方：ax ? 空载：下标加0
? 三相变压器
? 原方：首端A B C ，末端X Y Z ，零线N ? 副方：首端a b c ，末端x y z ，零线n ? 空载：下标加0
一、电磁物理现象
? 1.交变的： ? 2.因为空载：0i i = ? 所以：i0全部用于激磁: m i i =0 ? 3. 主磁通与漏磁通
? 主磁通：( 同时交链N1 和N2)，磁路磁阻小，易饱和
? 漏磁通：( 只交链N1 或N2( 或其部分)) ，磁路磁阻大，不饱和 ? 4. i0 产生电阻压降：i0r1
二、参考方向
? u,i,e 等均交变，应规定参考正方向。
? 正方向任意假定，但一般约定俗成如下： ? U1：参考方向，任意假定，
? 注意：电压从高电压指向低电位。 ? I1（I0）：“ 负载惯例” ，由U1 决定 ?
：由I1（I0）根据右手定则
? 21,E E ：与Φ
方向一致：手螺旋关系（课上画图讲解） ? 注意：电势从低电压指向高电位。+→-:E
? U2：由E2 决定
? I2：与E2 一致或“ 负载惯例”
三、感应电势、电压变比
? 空载：
σ
110,E r I 很小，所以：
11E U -= ? 变比：k N N E E ==2
1
21
? 方向：电势滞后磁通90度。
? 不计损耗：2211,E U E U
=-= or: U1＝E1，U2＝E2， ? 则：k=U1/U20
四、励磁电流及其三个分量
? 1. 磁路饱和的影响
? 如不计饱和，磁通为正弦波，电流也为正弦波。
? 由于B-H 关系的非线性，当Φ为正弦波时，I 一定为尖顶波，反之当I 为正弦波则Φ为平顶波
? 尖顶波分解为基波与若干谐波的叠加（主要是三次谐波）
磁化电流：尖顶波与正弦波有等效的有效值的电流。
? 图：作图法求励磁电流
（二）铁耗电流
? 2. 磁滞影响：励磁电流为不对称尖顶波。
? 含磁滞损耗电流分量为 。 (简称：磁滞电流分量) ? 3.涡流影响
? 涡流损耗电流分量为 （简称：涡流电流分量） ? 是有功分量与电势（）同方向 ?
称为磁化电流，不包括有功分量。
? 铁耗电流 h e Fe I I I
+=
? 励磁电流 μ
I I I Fe m +=
五、励磁电路模型
? 分别为：激磁电阻、激磁电抗、激磁阻抗及对应的激磁电流压降。 ? m
m m m x I r I 22, 分别为变压器的铁耗、励磁无功功率。
? 激磁电阻并非实质电阻，是为计算铁耗引入的模拟电阻。
六、漏抗
? 漏磁通产生漏电势，把漏电势也写成阻抗压降形式： ? 分别为：初级绕组的漏电势、漏电抗、漏电感。 ? 空载时：01I I I m
==
七、电压平衡方程
? 电磁关系中找所有与“电压量纲相同的量”。 ? 注意方向 ? 原方： ? 副方： 220E U
=
八、等效电路与相量图
? 等效电路
? 相量图（课上演示相量图的画法）
第三节、变压器负载运行
? 负载运行：I2≠0
一、负载运行时的物理现象
? 1 空载：I2=0 Φ由F1产生 Fm=F1，平衡；
? 2 负载 I2≠0 F2=N2I2≠0，打破原来平衡， 迫使I1发生变化。 ? 磁势平衡方程： Fm=F1+F2 ?
电流平衡方程： 2
121I N N I L -= 为初级电流部分
? 式中：
的负载分量。
? 结论：变压器负载运行原方电流中包括两个分量 ? （1 ）激磁电流分量—— 产生主磁场
? （2 ）负载电流分量—— 通过副方提供给负载
漏电势、漏抗：
? 原副方均有电流、有磁势、有漏电势。 ? 把漏电势写成阻抗压降形式： ? 电阻压降：2211,r I r I
? 电磁关系：
? 电磁关系
二、基本方程 三、归算
? 目的:便于利用等效电路计算 ? 原则: 折算前后不改变平衡方程 ? 方法：一般将副方归算到原方 ?
1. 电流
* 原则：归算前后磁势不变
? 2. 电压、电势
* 电压归算原则：归算前后S （视在功率）不变。 * 电势归算原则：归算前后电磁功率不变
? 3.电阻: r 2
? 原则：p cu2不变（副方绕组的铜耗） ? 4.漏抗 ? 原则：Q 2不变
? 同理222
Z k Z =' ? 总结：
L
m m m I I I N N I I I N I N I N 121
212
2111 +=-=+=
*电流：除k
*电压、电势：乘k
*电阻、电抗、阻抗：乘k 2
四、归算后的方程
? 将归算关系代入即可，为便于比较，列出归算前方程：
* 归算前 归算后
五、T 形等效电路
??? 讲讲讲课课课时时时解解解释释释平平平衡衡衡方方方程程程与与与等等等效效效电电电路路路的的的关关关系
系系 六、相量图
? 表示变压器各参量（相量）之间相位关系 ? 步骤：等选参考方向，一般选U 2
七、近似电路与简化电路
? 近似电路：简化计算，励磁支路移到前面。 ? 简化电路：进一步简化，不计励磁支路影响。 ? 短路电阻与短路电抗
* 近似电路与简化电路均有误差，简化电路误差更大。
思考题
? Xm 的物理意义，希望Xm 大好还小好？
? 若用空气芯而不用铁芯，则Xm 是增加还是减小？ ? 若原方绕组增加5%，其余不变，则Xm 将如何变化？ ? 若副方绕组增加5%，其余不变，则Xm 将如何变化？ ? 若原副方绕组各增加5%，其余不变，则Xm 将如何变化？ ? 将铁芯面积增加5%，其余不变，则Xm 将如何变化？ ? 将铁芯气隙增加5%，其余不变，则Xm 将如何变化？ ? 电源频率增加20%，其余不变，则Xm 将如何变化？
第四节 标么值
? 1.定义
*
标么值＝实际值／基值 * 右上角“*”表示 ? 2. 基值
* 即基准值，下标“b”表示。 * 一般取额定量作基值 * 原副方有不同的基值
* 线电压(流)、相电压(流)均有对应的基值。 * UN 作电压基值： U1b=U1N, U2b=U2N * SN 作容量基值；Sb = SN
*电流、阻击基值通过计算求得：
?I1b=S1b/U1b ；I2b=S2b/U2b
?Z1b=U1b/I1b ；Z2b=U2b/I2b
*三相系统有相电压、相电流基值和线电压、线电流基基值。
? 3. 标么值：下标用“＊” 表示，如U1*=U1/U1b
? 4.优点
?计算方便
?且易判断计算错误
?起到归算的作用
?更能说明问题实质，如反应设备运行状态。
第五节等效电路参数测定
?测哪些参数：
?rm、xm、k、r1、r2、x1、x2 (Zm、Z1、Z2)
?两种试验：
*空载试验
*短路试验
一、空载试验
?目的：测：rm、xm 、k
?方法：一般在低压侧进行
*测量：U1、U2I0、W0
*计算：因空载，I0很小，120r I不计
?接线图
计算方法
? 1.励磁参数计算
?注意：电压下标的实际意义
?在低压侧进行时阻抗应折算
*方法：乘k2
二、短路试验
?目的：测：r1、x1 、r2、x2
?方法：一般在高压侧进行
*副方短路，U1从0琢步增加，直接到I1＝I1N。
*测量：Uk、Ik、Wk
I2不计（这时的Im不是上面的Im）, *计算：因短路，电压很低，m m r
*其值很小
* (因电压很低))
? 接线图
计算方法
? 下标k 或s 均可
? rk 、xk 、Zk 分别称短路电阻、短路电抗、短路阻抗。
温度折算
? 绕组的电阻与温度有关，应折算到一个统一的温度。
阻抗电压、短路电压
? I1＝I1N 时的U1称~ * UKN=IIN ZK ? 短路电压百分数：
* uk = UKN/U1N=(I1N ZK75)/U1N ×100%
? 短路电压百分数（去掉百分号）就是短路阻抗标么值, 因为： * uk* = (I1N ZK75)/U1N ＝ (I1N ZK75)/ (I1N ZN) * ＝ZK75／ZN ＝ZK* ? 有功分量无功分量 ? 额定铜耗 pcuN=
? 当短路试验时I1 不等于I1N 时: k k
N kN
p I I p 2
???? ??=
? 例2－1P36
第六节 变压器的稳态运行
? 反映变压器性能的指标：
* 电压变化率 * 效率
一、电压变化率
? 电压变化率－－电压调整率
? 原因：由于内部电阻、漏抗，负载时产生阻抗压降，导致输出电压随负载变化。
? 定义式%10020
2
20?-=
?U U U U ： ? 实用计算式： ? 参数表达式：
? 取标么值，U1*=1, I1N*=I2N*=1 ? 如图：
? 其中：
2
*2*2**12**12*2*2**12**1sin cos cos sin sin cos sin cos θθθθθθθθa r k N k N r a k N k N u u x I r I n u u x I r I m -=+-=+=+=
? 则：
? 电感性负载2θ取正，电容性负载2θ取负。
二、效率
? 1. 两种损耗： ? 铁(损)耗
* 基本铁耗－－主磁通引起：磁滞损耗、涡流损耗 * 附加铁耗－－油箱、其它构件中涡流损耗等 ? 铜( 损) 耗
* 基本铜耗－电阻损耗
* 附加铜耗－漏磁场－集肤效应－等效电阻增加等。 ? 总损耗：Fe cu p p p +=∑ ? 2. 定义式：
12P P =
η
? 3. 参数表达式：
? 最大效率
kN
p p d d 200ββη
=?=
? “不变损耗＝可变损耗”时，效率最高
? 不设负载系数＝1时效率最大：综合考虑，充分利用变压器。
习题中的共同问题
? 感应电势什么时最大？
当线圈平面与磁通正交时，通最大，但磁通的变化率为零；反之，线圈平面与磁通平等时，磁通为零，但磁通的变化率最大；所以感应电势最大。? Xm 的物理意义：
Xm 是与主磁通对应的感抗，反映变压器的磁化能力，或铁芯线圈产生磁场的能力，Xm 大，产生相同的磁通所需励磁电流就小。? 电抗的物理意义
* 本质：一个线圈在励磁电流作用下以及该磁场感应电势的能力。 * 表现：可以是对交变电压的阻碍作用（不严格）
* 影响因素：l s
N f s l N f R N f L x m μπμππω222222?
=?=?==
第三章三相变压器
序
第一节三相变压器的磁路
第二节三相变压器的连接组
第三节绕组连接法及磁路对电动势波形的影响
第四节三相变压器的并联运行
序
广泛应用
?对称时，任何一相可代表整个变压器的运行状态
?单相变压器的概念、理论、方程、电路、相量图三相中完全适用
?本章只讲三相变压器特有的部分
*磁路系统
*连接组
*绕组接法及磁路系统对电势波形的影响
?变压器的并联运行也放入这一章
第一节三相变压器磁路
一、组式变压器
三个独立的单相变压器组成
各相铁芯、磁通、磁阻等一致
二、芯式变压器
?具有共同铁芯
?中柱（中间铁芯柱）磁通为三相磁通之和，对称时中柱磁通为零，可省去。
?又称三相三铁芯柱式变压器（三相铁芯式变压器）
?平面，磁路不完全对称，各相If不完全相同，但相差很小，忽略区别。
第二节变压器的连结组
一、三相变压器的接法
三相绕组只有两种基本形式：
星形（高压绕组：Y；低压绕组：y)；
三角形(D、d),又分两种：
AX-BY-CZ
AX-CZ-BY（我国优先使用）
?三相变压器连接方式很多，主要有：
*Y,y YNy,Yyn;
* Yd,YNd; * Dy,Dyn; * Dd
? （原方大写、副方小写，N 或n 为中点引出。）
图：三相绕组连接法
二、单相变压器的连接组
? 同名端 ? 两绕组绕向可:
*
相同 * 相反。
? 原、副边绕组主磁通相同，电动势只能同相或反相， ? 考虑首未端为人为定义，也有两种可能
? 所以两绕组之间关系四种形式但其电势关系只有两种可能 * 同向（夹角0度） * 反向（夹角180度）
图：同极性端有相同首端标志 图：同极性端有相异首端标志
三、时钟表示法
? 三相变压器各电势之间方向关系复杂，但一定是30度的整数倍，引入时钟表示法。
? 分针（长针）：表示高压绕组线电势EAB ，固定指向12
? 时针（短针）：表示低压绕组线电势Eab ，指向几就是几点钟连接。 ? 单相变压器也可用时钟表示：I,i0;I,i6
四、三相变压器的连接组
? 用初次级线电势之间的相位差表示。 ? 1.Yy 连接
? 同铁芯柱相电势只有两种可能：同相、反相。 ? 对应的线电势也有两种可能： ? 同相:Yy0 ? 反相:Yy6 ? 画法：
? 原方相电势，
?
副方相电势，平移相电势，成为符合要求的连接：Y ，D
? 画线电势
AB ab E E ,，并使AB E
指向12
? 画线电势ab E
,根据ab E
写出连接组名。
(1) Yy0
课上举两例演示画法
(2) Yy6
2. Yd连接
?两种：Yd11, Yd1
?(1) Yd11
(2) Yd1
五、标准连接组
?为生产使用方便，国家标准规定5种：
*Y,yn0
*Y,d11
*YN,d11
*YN,y0
*Y,y0
第三节绕组连接法及磁路系统对电势波形的影响?磁路饱和，若磁通为正弦波，则磁化电流必须为尖顶波。
?尖顶波含有三次谐波电流分量（i3）
?关键：原方绕组能否提供三次谐波电流
*注意：三相系统中，三次谐波电流同方向
?YN连接：可以提供i3 ，这样，磁通，原副方电势均为正弦波，OK ?Y连接：i3不能流通，磁通不可能为正弦波。复杂，本节分析之
一、三相变压器组Yy连接
原方Y
→i3不能流通
→磁化电流正弦波
→磁通平顶波
→分解为基波、三次谐波
→分别为原副绕组主生基波电势E1(E11、E13)、三次谐波电势E3(E21、E23) 。
（其它谐波较小，主要考虑E3）
E1滞后Φ190度
E3滞后Φ390度，特别注意：三次谐波尺度上
（课上画图解释）
?e1，e3逐点相加，合成电势为尖顶波
?波形畸变幅值为Em1、Em3之和
?幅值增大(达50~60%)
?过电压
?结论：三相变压器组不能接成Yy连接。
?（Y：但线电势中没有三次谐波电势）
二、三相铁芯式变压器Yy连接
基本关系同与三相组式变压器相同，即
但对芯式铁芯：
→Φ3无路可走
→只能通过油、油箱
等构成回路
→磁阻很大
→Φ3很小
→所以，e3很小。
所以：总电势（合成电势）接近正弦波。
结论：芯式变压器可以接成Yy或Yyn。
但使油箱发热，所以容量不宜太大（1800kVA以下）
三、三相变压器Yd连接
?原方：
Y →i3不能流通→磁化电流正弦波
→磁通平顶波→有Φ3→E3
次级：
d →对i3短路→i23环流→对原Φ3去磁→E3减小→相电势接近正弦波?结论：大容量变压器需接成Yd连接。
四、Yy附加d形绕组
?大容量变压器不能接成Yy连接
?实际需要时，可加一d形绕组，提供i3，端点不引出。
第四节变压器并联运行
?并联运行
?一、必要性
*发展
*可靠性
*检修
* 负载变化大
二、并联运行条件
? 条件
* 空载：各U2 相等，副方无环流
* 负载：
3,2,122=∝i S I i
i
? （合理分担负载）
* 各变压器负载电流同相位。这样，总电流不变情况下，各变压器分
担电流最小。
三、怎样满足条件：
? 满足条件1，必须： * 电压等级相同 * 连接组相同 * 变比相同
? 满足第二条件，必须： ? 短路阻抗对应相等
四、变比不完全相同引起：环流
环流
? 设两变压器变比分别为k1,k2,且不相等 ? 原方电压U1折算到副方（除k ） ? 从副方看两变压器的短路阻抗为：
"2
"1,s s z z
? 副方电压差为：12121112221211U k k k U k U U U U ???
? ??-=-=-=?
? 则环流为"
2"1121
"2"1211s s s s c z z U k k z z U I +???? ??-=+?=
? 虽电压差很小，但环流并不小。
? 要求，环流不大于IN 的0.5％
? 一般规定：%
5.02
121≤-=
?k k k k k
五、并联运行实际容量分配
? 两变压器并联运行，每台分量容量与其额定容量成正比，与其短路阻抗成反比。
? 容量小的先满载
?并联运行的变压器，必须保证任何一台均不过载。
第四章三相变压器的不对称运行及瞬变过程
第一节对称分量法
第二节三相变压器的各序阻抗及其等效电路
第三节三相变压器Yyn连接单相运行第四节变压器次级侧突然短路时的瞬态过程第五节变压器空载合闸时的瞬态过程第一节对称分量法?前面分析：三相对称
?实际往往不对称运行
?形式：
*外部不对称
?外加电压
?负载
?外加电压与负载
*内部不对称
?分析方法：对称分量法
若已知a U，则
a
其中：a为旋转因子：120j e
把a U、b U、c U用三个分量表示：
不对称电压正序负序零序
将关系式代入，得
不对称电压正序负序零序
上式中电压分量得系数行列式不为零，即
所以：其逆变式成立：
第二节三相变压器的各序阻抗及其等效电路
?叠加法
*不对称系统分解为正、负、零序系统
*各序对称
*分别求解
*叠加
?不同相序系统的影响不完全相同，表现的阻抗不相同
一、正序阻抗和正序等效电路
正序电流所遇到的阻抗称为正序阻抗
（就是前面所讲的阻抗）
?励磁电流很小，不计Im
电机学变压器经典习题及答案
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m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 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）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括 ， ， ， ， 。
电机学高起专习题答案
《电机学(高起专)》习题 一、单选题 1、一台三相电力变压器，S N=20kV A, U1N/U2N=10000V/400V，采用Yd(星形/三角形)连接，当此变压器额定运行时，二次侧每相电流为( D )A (A) 50; (B) 28.87; (C) 2; (D) 16.67; 2、升压变压器一次绕组的每匝电动势(A)二次绕组的每匝电动势。 (A) 等于(B) 大于(C) 小于(D) 不能确定 3、如果变压器的电压和频率都增加5%，穿过铁心线圈的主磁通将(C) (A) 增加(B) 减小(C) 基本不变 4、一台三相电力变压器，二次侧带对称负载运行时的端电压恰好等于变压器二次侧的空载电压，则该负载一定是(C)。 (A) 纯电阻负载(B) 电感性负载(C) 电容性负载(D) 无法判断 5、三相异步电动机最大转矩的大小与(B)。 (A)转子电阻无关；(B)转子电阻有关； (C)转子漏电抗成正比；(D)转子漏电抗成反比。 6、同步电机三相突然短路时(D)。 (A) 三相短路电流的稳态值中，除了周期性分量外，还含有非周期性分量 (B) 三相短路电流的每相瞬态电流中一定都含有非周期分量 (C) 三相短路电流的每相瞬态电流中不含有非周期分量 (D) 三相短路电流的每相瞬态电流中不一定都含有非周期分量 7、一台50Hz的三相异步电动机，额定转速为720 r/min，则电动机的同步转速为(A)r/min (A) 750 (B) 720 (C) 600 (D) 1000 8、由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度(D)。 (A) 等于零(B) 是基波磁场转速的ν倍 (C) 等于基波磁场转速(D)是基波磁场转速的1/ν倍 9、异步电动机带恒转矩负载运行，电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩(C) (A) 变小(B) 变大(C) 不变(D) 不确定 10、如果一台三相感应电动机运行时的转差率为0.25，则此时通过气隙传递的功率有(A) (A) 25%是转子铜耗(B) 75%是转子铜耗
电机学复习题(课本部分问题详解汤蕴缪著)
电机学（十五课本） 第二章 变压器 2-2、一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？ 解：ΦfN E U N 444.=≈ ，50=f 时，N U N 5044450?= .Φ，60=f 时，N U N 6044460?=.Φ， 6 5 5060=ΦΦ。 磁通减小为原来的5/6，不考虑磁路饱和，磁通和激磁电流成正比，激磁电流减小； 铁耗变小： 507 05023 12502 31503 12 603160606565566 556Fe Fe m Fe m Fe Fe P P G B f C G B f C P .....?? ? ??=??? ???? ? ??=? ? ? ??? ? ? ??=≈ 漏磁回路磁阻不变，漏电感不变，漏抗变大。 2-14 有一台三相变压器，额定容量kVA S N 5000=，额定电压kV U U N N 361021.=，Y ，d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。 解：（1）一次、二次侧的额定电流： A U S I N N N 68.2881035000311=?==；A U S I N N N 23.4583 .635000 322=?== （2）一次、二次侧的额定相电压和相电流： 一次Y 连接：A I I N N 6828811.==φ；kV U U N N 773753 10 311.== =φ； 二次?连接：A I I N N 57264323458322..===φ；kV U U N N 3622.==φ； 2-16 一台单相变压器，其一次电压为220V ，50Hz ，一次绕组的匝数N 1=200匝，铁心的有效截面积2 4 1035m A -?=，不计漏磁。试求：（1）铁芯主磁通的幅值和磁通密度。（2）二次侧要得到100V 和36V 两种电压时，二次绕组的匝数。（3）如果一次绕组有%5±匝数的抽头，如图所示，二次绕组的电压是多少？ 解：（1）主磁通的幅值m Φ Wb fN U fN E m 311111095.42005044.4220 44.444.4-?=??=≈= Φ 磁通密度m B T A B m m 41.110 351095.44 3=??= = --Φ （2）二次绕组的匝数2N 2 1 2121N N E E U U = ≈
2009电机学变压器直流电机题解
电机学题解 一．填空题（20分，每小题2分） 1. 变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，主磁通将，励磁 电流将。 2. 一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加 额定电压测得的损耗______。 3. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。 4.不考虑铁心损耗时，当变压器的磁通随时间正弦变化时，磁路饱和的非线性性 质将导致激磁电流成为与磁通同相位的波。 5.变压器的绕组归算，实质上是在保持为不变量的条件下， 对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。 6. 直流电机的主磁路包括以下几段：电枢齿两个、电枢轭一段、主极铁心两个、定 子轭一段以及。 7.直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数。 8.直流电机的交轴电枢反应结果是：引起气隙磁场畸变；使物理中性线偏离几何中 性线一个角度；计及饱和时，对主磁场有。 9. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低 了20℅，则稳定后电机的电枢电流为倍的额定电枢电流（假设磁路不饱和）。 10.一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功 率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加1 N.m，则可知：电动 机转速下降得多，而电动机的电流增加得多。 1.不变，增加； 2.相等； 3.电压波形畸变； 4.尖顶波； 5.一次或二次侧磁动势； 6.两段气隙； 7. 2p，2；8.去磁作用；9. 1.25倍；10.串励，并励。 二．问答题（40分）
v U 110=的电源上运行时，问：励磁电流，铁耗，一、二次侧漏抗，负载能力如何变化？为什么？（8分） 答：由式m fN E U Φ=≈11144.4可知，前后两种情况主磁通相同。从磁路欧姆定律知，励 磁电流不变。主磁通未变，磁密不变，频率减小，则铁耗减小（3.12f B p m Fe ∝） 。一、二次侧的漏电抗随频率的减小成正比减小。另外，二次侧感应电动势比原来减少一倍，故负载能力减小一倍。 2.变压器在额定电压和额定频率的电源下空载运行时，当频率保持不变，电源电压增加到 1.1N U ，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？若变压器二次侧短路，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？（8分） .答：（1）此时主磁通增大，主磁路饱和程度增加，铁心磁导率减小，磁阻增大，由磁路欧姆定律知，励磁电流大大增加，反映在等效电路中就是励磁电抗减小。（2）二次侧短路，二次侧电流大大增加，由磁动势平衡知一次侧电流也大大增加，再从一次侧电压平衡方程式知，电压U 1不变，漏阻抗压降大大增加，则电动势E 1减小很多，主磁通随之减小，可知励磁电抗有所增加。 计算题（30分） 3.已知一台两极直流电机，主磁极不加励磁电流，只在电刷通以直流电流且电枢以一定的转速旋转，问电枢导体是否感应电动势、电刷两端的感应电动势为多少？为什么？（8分） 答：此时气隙磁密友电枢磁动势单独产生，而正、负电刷间导体电流的大小和方向不变，故气隙磁密相对于定子时静止的，旋转的电枢导体切割此气隙磁密而感应电动势。电刷两端的感应电动势为零，因正、负电刷间（支路间）导体感应电动势彼此抵消了。从辜承林教材 图2.35可清楚的知道这一点。 4.一台直流发电机，定子为6极，电枢绕组为单叠型式。正常运行时有三对电刷，如保持额定运行时转速及励磁电流不变，因故去掉一对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析电机可能发出的最大功率。（8分） 答：单叠绕组的并联支路数为2p ，故原来有6条并联支路数，去掉相邻一对电刷后，支路数变为4条，其中三条是原来的，另一条由原来的三条支路串联而成。 正常运行时，a a a i ai I 62== ； 现在，a a a a I i i I 9 5313'= +=，a a I U P =。P I U P a a 95'max ==，此为电机可能发出的最大功率。
电机学_第三章变压器习题
第二章变压器 一、填空： 1.★一台额定频率为60HZ的电力变压器接于50HZ，电压为此变压器的5/6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，励磁电抗减小，漏电抗减小。 2.三相变压器理想并联运行的条件是（1）， （2），（3）。 答：（1）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。 3.★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于空载电流将，空载损耗 将。 答：空载电流很大，空载损耗很大。 4.★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。 5.变压器的副边是通过对原边进行作用的。 答：电磁感应作用。 6.引起变压器电压变化率变化的原因是。 答：负载电流的变化。 7.★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，烧毁。 8.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。 9.★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。 答：相电压波形畸变。 10.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。 11.★★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。 12.通过和实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 13.变压器的参数包括，，，，。答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 14.在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为。 答：1。 15.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。 16.★★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。 17.并联运行的变压器应满足（1），（2）
电机学上册复习重点——第2篇变压器
第二篇 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m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 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）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. 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。 5. - 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. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 8. 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。 9. 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。 10. 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。 11. 《 12. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 13. 变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 14. 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。 15. 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。 16. 并联运行的变压器应满足（1） ， （2） ，（3）
电机学变压器经典习题及答案
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m_—I。,Z m——P Fe __________________ 。（增加，减少或不变） 答：m增大，I 0增大，Z m减小，P Fe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）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。
电机学上册复习重点第2篇变压器
第二篇 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m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 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）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. 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。 5. 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。 6. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 7. 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。 8. 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。 9. 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。 10. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 11. 变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 12. 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。 13. 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。 14. 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。
电机学(专升本)答案
电机学专升本学习指南 一、选择题 1、单相变压器5=N S kVA ，110/220/21=N N U U V ，将它改接为110/330V 的自耦变压器后，其容量为（ C ）。 (A)5kVA (B)10kVA (C)7.5kVA (D)15kVA 2、三相变压器二次侧的额定电压是指一次侧加额定电压时二次侧的（ A ） (A) 空载线电压 (B) 空载相电压 (C) 额定负载时的线电压 (D) 负载相电压 3、一台50Hz 的三相异步电动机，额定转速为720 r/min ，则电动机的同步转速为（A ）r/min (A) 750 (B) 720 (C) 600 (D) 1000 4、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 ） (A) 正弦波 (B) 尖顶波 (C) 平顶波 (D) 方波 5、三相变压器二次侧的额定电压是指一次侧加额定电压时二次侧的（A ） (A) 空载线电压 (B) 空载相电压 (C) 额定负载是的线电压 (D) 额定负载是的相电压 6、当异步电动机转速下降时，转子电流产生的转子基波磁动势相对于定子绕组的转速（ C ）。 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不定 7、在电源电压不变的情况下，增加二次绕组匝数，将二次侧等效到一次侧，则等效电路的励磁电抗m X 和励磁电阻m R 将（ C ） (A) 增大，减小 (B) 减小，不变 (C) 不变，不变 (D) 不变、减小 8、异步电动机空载电流比同容量变压器大，其原因是（ C ）。 (A) 异步电动机的损耗大 (B) 异步电动机是旋转的 (C) 异步电动机气隙较大 (D) 异步电动机漏抗较大 9、频率不变的条件下，变压器一次电压超出额定电压时，（ D ） (A) 励磁电流将增大，铁芯损耗增大，励磁电抗增大 (B) 励磁电流将减小，铁芯损耗增大，励磁电抗增大 (C) 励磁电流将增大，铁芯损耗减小，励磁电抗增大 (D )励磁电流将增大，铁芯损耗增大，励磁电抗减小 10、一台变比为10=k 的变压器，从低压侧做空载试验，求得二次侧的励磁阻抗标幺值为16，则一次侧的励磁阻抗标幺值是（ A ） (A)16 (B)1600 (C) 0.16 (D)160 11、三相感应电动机等效电路中的附加电阻上所消耗的电功率应等于（ D ） (A) 输出功率 (B) 输入功率 (C) 电磁功率 (D) 总机械功率 12、变压器一次侧接额定电压，二次侧接纯电阻负载，则从一次侧输入的功率（ C ） (A) 只含有有功功率 (B) 只含有感性无功功率 (C) 既含有有功功率又含有感性无功功率
电机学上册复习重点——第2篇变压器电子教案
电机学上册复习重点——第2篇变压器
第二篇 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m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 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）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. 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。 5. 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。 6. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。
7.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。 8.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。9.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。 10.通过和实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 11.变压器的结构参数包括，，，，。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 12.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。 13.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。 14.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。 15.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。
电机学复习资料
《电机学》复习资料 第一部分变压器 一、填空题： 1、电部机的铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗两分。 2、变压器负载运行时，当负载电流增大时，铜损耗会增大，铁损耗会基本不变。 3、在本课程中，电机包括：直流电机、变压器、异步电机、和同步电动机。 4、变压器中的磁通包含主磁通和漏磁通，前者（主磁通）的路径为：铁心，后者的路径为空气及变压器油。 5、变压器主磁通的性质和作用与原、副边绕组相交链，是变压器实现能量转换和传递的主要因素，漏磁通的性质和作用是仅与原边绕组或副边绕组相交链，不传递能量，但起到电压平衡作用。 6、一台单相双绕组变压器，额定容量S N=250KVA，额定电压U1N/U2N=10/0.4KV，试求一次、二次侧的额定电流I1N=25A，I2N=625A 。 7、一台三相变压器，额定容量S N=5000kVA，额定电压U1N/U2N=10/6.3KV，Y，d联结（即Y/△联结），试求： （1）一次、二次侧的额定电流；I1N=288.68A,I2N=458.21A （2）一次、二次侧的额定相电压和相电流U1N?=5.77KV, U1N?=6.3KV; I1N?=288.68A, I2N?= 264.55A 。 8、铁心的作用是为了提高磁路的导磁率。为什么要用厚度为0.35mm且表面土有绝缘漆的硅钢片叠制成铁心为了减小铁心内的涡流损耗。 9、一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将②。（选填：①减少；②增加；③不变）
10、一台单相变压器，额定电压为220/110V现将原边接在电压为250V的电源上，变压器等效电路中的励磁电抗则③。（选填：①不变；②变大；③变小；） 11、一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω，那么高压边的励磁阻抗值是②。（选填①16；②1600；③0.16） 12、一台单相变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压进行测量，或低压侧加额定电压进行测量，所测得损耗③。（选填①不相等且相差较大；②折算后相等；③相等） 13、变压器的短路损耗为③。（选填①全部为铜耗；②全部为铁耗；③主要为铜耗） 14、若电源电压不变，变压器产生的主磁通Φ，在空载和负载时，其值②。 （选填①完全相等；②基本不变；③根本不同；） 15、一台单相变压器，当一次侧电压降至额定电压一半时，变压器等效电路中的励磁电抗②。（选填：①不变；②变大；③变小） 16、一台变压器的额定频率为50Hz，如果接到60Hz的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁心中的磁通①。（选填：①减少；②不变；③增加） 17、变压器在空载时，线路电压增加，铁心耗损将①。（选填：①增加；②不变；③减少） 18、Y/Y联接的三相变压器组，在空载运行时，由于②③，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。（选填：①有三次谐波电流通过；②有三次谐波磁通通过；③有三次谐波感应电势） 19、消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是②③。（选填：①采用Y/Y联接；②采用Y/△联接；③采用△/△联接） 20、Y/Y联接的组式变压器，相电势的波形是②。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波） 21、变压器并联运行，变比相等是为了无环流；短路电压标么值相等是为了负载分配合理；连接组别相同是为了不因过大的环流而烧毁变压器绕组；短路阻抗角相等是为了变压器副边绕组的电流同相
电机学变压器报告
1 / 7 变压器节能降耗技术调研 一．电网损耗的构成 电能是由一次能源转换而得的二次能源，它可以很方便的转化为机械能，热能，磁能，光能，化学能，等等。随着社会的发展，电能的应用已经深入到生产，生活的每一领域，电能已成为国民经济的命脉。世界上科技水平较高的国家都比较重视电能的开发、利用、节约、管理。通过各种技术手段降低电能损耗，节约能源，以最大的电能利用率进行生产活动。 电力系统是由发电，供电，用电三个部分组成，所以电力系统的电能损失也包含发电，供电，用电设备的全部损失。就变压器损耗部分展开讨论。 二．变压器的基本作用原理与理论分析 1.电力变压器的基本结构 通常的电力变压器大部分为油浸式，铁心和绕组都浸放在盛满变压器油的油箱中。主要由五个部分组成：铁芯，带有绝缘的绕组，变压器油，油箱，绝缘套管。 2.变压器的技术参数 （1）额定值 变压器的铭牌标注的额定值，额定容量S N ，就是总容量； 额定电压是由制造厂商规定的，是变压器在空载时额定分接头 上的电压保证值U 1N ,U 2N ；额定电流是额定容量除以各绕组的 额定电压所计算出来的线电流值，空载电流（励磁电流）。 空载电流的作用是在变压器空载运行时建立主磁通，因此 空载电流又称为励磁电流。
（2）空载损耗（铁芯损耗） 空载损耗是在变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。 （3）短路阻抗（短路电压） 变压器的短路电压是指在副绕组短路时在原绕组施加额定频率的低电压。当副绕组 流过额定电流时，原绕组所施加的电压U K称为变压器的短路电压，又称阻抗电压。短 路阻抗与变压器的结构密切相关，其值的大小主要取决于原、副绕组的几何尺寸，例如 直径，绕组厚度，绕组高度，原、副绕组的距离等。 （4）额定负载损耗（短路损耗） 当变压器在额定负载运行时，原、副绕组流过额定电流，此时绕组中所产生的损耗称为额定负载损耗。 三．变压器综合功率损耗 综合功率损耗的概念：综合功耗是指变压器有功功率损耗和无功功率的损耗之和。 计算式 △p z=△P+K Q△或△p z=p0z+β2p kz K Q——无功经济当量 p0z——空载综合功率损耗 p kz——额定负载综合功率损耗 K Q， p0z ，p kz计算式 K Q=△p c △`Q p0z = p0 +K Q Q0 p kz=P+K Q Q0k 式中△p c——变压器联接系统的有功功率损耗下降值 2 / 7
电机学变压器第四章习题部分答案
第四章 三相变压器练习题 填空题 （1）三相变压器组的磁路系统特点是 。 （2）三相心式变压器的磁路系统特点是 。 （3）三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。 （4）为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。 （5）大容量Y/y 联接的变压器，在铁心柱上另加一套接成形的附加绕组，是为了 。 （6）变压器的联接组别采用时钟法表示，其中组别号中的数字为钟点数，每个钟点表示原、副边绕组对应线电势相位差为 。 （7）单相变压器只有两种联接组，分别是 和 。 （8）三相变压器理想并联运行的条件是 ， ， 。 （9）并联运行的变压器应满足 ， ， 的要求。 （10）变比不同的变压器不能并联运行，是因为 。 （11）两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 。 （12） 不同的变压器绝对不允许并联运行。 （14）短路阻抗标幺值不等的变压器不能并联运行，是因为 。 （15）一台Y/Δ-11和一台Δ/Y -11联接的三相变压器 并联运行。 （16）一台0/12Y Y -和一台0/8Y Y -的三相变压器，变比相等，经改接后 并联运行。 （1）各相主磁通有各自的铁心磁路 （2）各相磁路彼此相关 （3）变压器在磁路饱和情况下的相电动势波形畸变， （4）接成Δ （5）防止相电动势波形发生畸变， （6）30°的整数倍， （7）Ii0，Ii6 （8）各变压器变比相等:各变压器联结组标号相同;各并联变压器的短路电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。 （9）变压器一、二次额定电压的误差不大于0.5%；变压器联结组标号相同；各并联变压器的短路阻抗标幺值相差不超过10% （10）产生环流使变压器烧毁 （11）标幺值成反比分配 （12）组别 （14）负载分配不合理，不能发挥并联运行的容量水平 （15）能 （16）能 选择题 （1）三相心式变压器各相磁阻 。 A ．相等 B ．不相等，中间相磁阻小 C ．不相等，中间相磁阻大 （2）要得到正弦波形的感应电势，则对应的磁通波形应为 。 A ．正弦波 B ．平顶波 C ．尖顶波 （3）Y/y 联接的三相变压器，线电势波形为 。
电机学第3章三相变压器思考题与习题参考答案
1 第3章三相变压器思考题与习题参考答案 3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为什么中间一相的电流小于其它两相的电流？ 答：三相组式变压器的三相磁路彼此独立，互不关联，且各相磁路几何尺寸完全相同；三相心式变压器的三相磁路彼此不独立，互相关联，各相磁路长度不等，三相磁阻不对称。在外加对称电压时，由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度，磁阻小，因此，中间一相的空载电流小于其它两相的电流。 3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.2图所示，在U1、 U2端加电压，将U2、u2相连，用电压表测U1、u1间电压。设变压器额 定电压为220/110V ，如U1、u1为同名端，电压表读数为多少？如不是同 名端，则读数为多少？ 答:110V ，330V 3.3 单相变压器的联结组别有哪两种？说明其意义。 答：有I ，I0；I ，I6两种。I ，I0说明高、低压绕组电动势同相位；I ，I6说明高、低压绕组电动势反相位。 3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。 答：把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针，并固定指向“0”点，把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针，它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。 3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y 联结，而小容量三相心式变压器可以采用Y,y 联结？ 答：因为三相组式变压器三相磁路彼此独立，采用Y ，y 联结时，主磁路中三次谐波磁通较大，其频率又是基波频率的三倍，所以，三次谐波电动势较大，它与基波电动势叠加，使变压器相电动势畸变为尖顶波，其最大值升高很多，可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用Y ，y 联结。对于三相心式变压器，因为三相磁路彼此相关，所以，三次谐波磁通不能在主磁路（铁心）中流通，只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。漏磁路磁阻很大，使三次谐波磁通大为削弱，主磁通波形接近于正弦波，相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通频率较高，流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗，引起局部过热，降低变压器运行效率，因此，只有容量小于1800KVA 的三相心式变压器才允许采用Y ，y 联结。 3.6 在三相组式变压器中，三次谐波磁通是主磁通；而在三相心式变压器中，三次谐波磁通是漏磁通，这一说法对吗？为什么？ 答：对。因为在组式变压器中，三次谐波磁通流经主磁路，数值较大，起到了主磁通的作用；而在
电机学3,4,5章完全答案
第 3 章 3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点？ 答：三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立，彼此无关；三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。 3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的？ 答：三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，它主要与（1）绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关；（2）绕组的连接方式有关。 3.4 Y ，y 接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势？为什么？ 答：线电动势中没有三次谐波电动势，因为三次谐波大小相等，相位上彼此 相差0 03601203=?，即相位也相同。当采用Y ，y 接法时，线电动势为两相电动势之差，所以线电动势中的三次谐波为零。以B A ,相为例，三次谐波电动势表达式为03. 3. 3. =-=B A AB E E E ，所以线电动势中没有三次谐波电动势。 3.5变压器理想并联运行的条件有哪些？ 答：变压器理想并联运行的条件有： （1） 各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等； （2） 各变压器的联结组相同； （3） 各变压器短路阻抗的标么值Z k * 相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。 上述三个条件中，条件（2﹚必须严格保证。 3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况？ 答：如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源， 副方各线电动势之间至少有30°的相位差。例如Y ，y0和Y ，d11 两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应 线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差U ?， 如图所示。其大小可达U ?=U N 22sin15°=0.518U N 2。这样 大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上，必然产生很 大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组。如果变比不等，则在并联运行的变压器之间也会产生环流。 3.7 两台容量不相等的变压器并联运行，是希望容量大的变压器短路电压大一些好，还是小一些好？为什么？ 答：希望容量大的变压器短路电压小一些好，这是因为短路电压大的β 小，在并联运行时，不容许任何一台变压器长期超负荷运行，因此并联运行时最大的实际总容量比两台额定容量之和要小，只可能是满载的一台的额定容量加上另一台欠载的实际容量。这样为了不浪费变压器容量，我们当然希望满载的一台，即短路电压小的一台容量大，欠载运行的一台容量越小越好。 3.8为什么变压器的正序阻抗和负序阻抗相同？变压器的零序阻抗决定于哪
电机学--变压器模拟试题(精)
《电机及拖动》试题（二） 一、填空题: 1.变压器工作原理的基础是定律。 2.变压器的电源电压因故升高,其它条件不变时,该变压器铁心饱和程度将 ,空 载电流I 0将空载损耗P 将。 3.变压器的空载损耗可以看作变压器的，变压器的短路损耗看作变压器的。 4.变压器的绕组折算原则是1、；2、。 5.变压器的变比为K，如果将副方各量折算到原方，则I 2’=，E 2 =， Z 2 ’ = 。 6.变压器的电压变化率不仅与负载系数和短路阻抗标么值有关，还与有关，如果所带负载为电感性时，电压变化率为，表示。 7.三相变压器联结组的时钟表示法是指：把相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置，相量作为时钟的短针，其所指的钟点数就是变压器的联结组别。 8.一个联结组为“Y，d5”的变压器，“Y”表示，“d”表示，“5”表示。 9.一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压条件下，其主磁通的大小决定于的大小，而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成关系。 10.当变压器负载（φ 2>0°）一定，电源电压下降，则空载电流I ，铁损耗P Fe 。 11.变压器短路阻抗越大，其电压变化率就，短路电流就。 12.变压器等效电路中的x m 是对应于电抗，r m 是表示电阻。 13.两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台。 14.电压互感器使用时副边不允许 ,电流互感器使用时副边不允许。 15.变压器空载运行时功率因数很低，这是由于。 16.电压互感器副边的额定电压都统一设计为 V。 17.变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越，励磁电流越。 18.变压器原、副绕组匝数分别为N 1、N 2 ，如果U 1 不变，N 2 不变，N 1 减少时，主磁通Φm ，
电机学习题与解答_变压器
第一部分： 变压器 第一章 变压器基本工作原理和结构 1-1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I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 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 e 1和e 2 , 且有 dt d N e 01 1φ-=, dt d N e 0 22φ -=, 显然，由于原副 边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动 势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 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dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1? E 1, U 2≈E 2 , 因此，2211N U N U ≈， 当U 1 不变时，若N 1 减少, 则每匝电压11 N U 增大， 所以 11 2 2N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大， 又 m fN U Φ=2244.4，故U 2 增大。 1-3 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在 绕组中产生感应电动势。 1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、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。为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5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。 1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？
《电机学变压器部分》2014级电气专业期中测试题
电机学变压器部分期中测试题 1. 单相变压器空载时的励磁电流波形如何？如果一次侧电压比额定电压提高10%，空载电流大小及波形如何变化？为什么？ 2. 某变压器在检修后，一次侧线圈匝数比原设计时的匝数减少了一些，试分析对变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、一次绕组的漏电抗、二次绕组的漏电抗、铁损有何影响？ 3. 变压器做短路实验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方？假设同一台变压器分别在一次及二次侧做空载实验，测得的输入功率相等吗；计算得到的激磁阻抗参数值相等吗；如果把激磁阻抗参数表示成标幺值，相等吗？ 4. 变压器空载时输入的功率主要消耗在哪里？为什么变压器的铁耗也称作不变损耗? 5. 变压器并联运行条件有哪些？哪个条件要严格保证？为什么？ 6. 一台单相变压器如左下图所示，其额定数据如下：1N S kVA =， 12/220/110N N U U V =，12/ 4.55/9.1N N I I A =。今将它改接成自耦变压器，接 法如右下图所示，该自耦变压器的一次侧额定电压1N U 及额定容量NA S 分别应为多少？（写出必要的计算过程） 7. 请将下图三相变压器连接成Dy11，并做出相量图（注意：标注同名端）。 A X a a x
8.变压器短路漏阻抗Z k的标幺值大小对以下状态或物理量是否产生影响，为什 么？（可列必要的公式加以说明） 1）负载运行时二次电压的稳定性（电压变化率）； 2）并联运行时的负荷分配； 3）变压器稳态短路电流。 9.某同学做电力变压器空载运行实验，计算得到其空载电流标幺值 00.2 I=，激 磁阻抗参数标幺值50 m Z=，你认为计算得到的这两个数值可信度如何？简单说明原因。 10.已知某三相配电变压器额定容量160kV A，额定电压6／0.4kV，Dyn11联结。 其空载、短路试验数据如下表所示： 试求： 1）励磁阻抗参数和短路阻抗参数的标幺值； 2）满载且 2 cos?=0.8（滞后）时的效率和产生最大效率时的负荷系数。