电工技术第7章(李中发版)课后习题及详细解答(2)

2020-04-14 03:18

7.11 一台单相变压器铭牌是220V/36V、500 VA。如果要使变压器在额定情况下运行,应在副绕组接多少盏36V、15W的灯泡?并求原、副绕组中的额定电流。

分析 变压器的铭牌值即为额定值,要使变压器在额定情况下运行,必须使负载所需的电流恰好等于变压器副绕组中的额定电流。由于负载是纯电阻性的,故其总功率应等于变压器的最大输出功率,即额定容量。为避免变压器过载,计算灯泡盏数时应将小数部分无条件舍去。 解 由于灯泡的额定电压正好等于变压器副绕组的额定电压,故应将所有灯泡并联接在变压器副绕组两端。因每盏灯泡的功率为W,故应接在副绕组的灯泡盏数为:

变压器副绕组中的额定电流为:

(A)

原绕组中的额定电流为:

(A)

7.12 已知某音频线路电压为50V,输出阻抗为800Ω,现选用阻抗为8Ω的扬声器,问应使用变比为多少的变压器?扬声器获得的功率是多少? 分析 变压器的变比可根据阻抗变换公式

求得,式中

Ω为扬声器阻

抗,为等效变换到变压器原边的阻抗,它应等于线路的输出阻抗,即Ω。

解 变压器变比为:

扬声器获得的功率为:

(W)

7.13 信号源电压V,内阻Ω,负载电阻Ω。为使负载能获得最大功率,在信号源与负载之间接入一台变压器。求变压器的变比,变压器原、副边电压、电流,以及负载的功率。

分析 求出变压器的变比及原边电压和电流后,即可根据电压变换公式式求出变压器副边电压和电流。 解 变压器变比为:

和电流变换公

因为Ω变换到原边后为

Ω,故变压器原边的电流和电压分别为:

(A) (V)

或利用分压公式得:

(V)

副边电流和电压分别为:

(A) (V)

扬声器获得的功率为:

(W)

或:

(W)

7.14 一台降压变压器,原边额定电压

V,副边额定电压

V,铁心中磁通

Ω,试求:

最大值Wb,电源频率Hz,副边负载电阻(1)变压器原、副绕组的匝数N1和N2; (2)变压器原、副边电流I1和I2。

分析 变压器原、副边电压与铁心中磁通最大值Φm的关系分别为

。求出N1后,也可根据电压变换公式

求N2。变压器副边电流I2可

利用欧姆定律计算,原边电流I1可利用电流变换公式计算。

解 (1)根据变压器原、副边电压与铁心中磁通最大值Φm的关系,得变压器原、副绕组的匝数N1和N2分别为:

或:

(2)变压器副边电流I2为:

(A)

原边电流I1为:

(A)

7.15 如图7.5所示的变压器,原绕组

匝,接在电压

V的交流电源上,副边

有两个绕组,其中匝,匝,负载电阻Ω,Ω,求: (1)两个副绕组的电压U2、U3各为多少? (2)原、副边电流I1、I2、I3各为多少? (3)原边等效负载电阻是多少?

分析 因为变压器原、副绕组交链的是同一个主磁通,所以主磁通变化时在绕组里每匝线圈感应的电动势相同,对于结构确定的变压器来说,这个值是固定的,不论变压器有几个副绕组,计算原边与各个副边的电压比,仍然和只有一个副绕组的计算方法相同。此外可以证明,变压器有多个副绕组时的电流变换关系为。

解 (1)根据变压器电压变换关系,得变压器两个副绕组的电压U2、U3分别为:

(V) (V)

(2)原、副边电流I1、I2、I3分别为:

(A) (A)

(A)

(3)原边等效负载电阻为:

(Ω)

7.16 如图7.6所示是一台多绕组电源变压器,N1、N2为原绕组,各能承受110V电压,N3、N4、N5为副绕组,各能承受12V电压。问:

(1)原边电压为220V或110V时,原绕组应如何连接?

(2)当负载需要12V、24V或36V电压时,副绕组应如何连接?

(3)能将原绕组2、4两端连在一起,将1、3两端接入220V电源吗?为什么?

分析 使用多绕组变压器时,应根据同极性端正确连接。原(副)边各绕组的正确连接方法是:若用于较高电压,各绕组串联,这时必须异极性端相连;若用于较低电压,各绕组并联,这时必须同极性端相连。若连接错误,会烧坏绕组绝缘。

解 (1)因为原绕组N1、N2各能承受110V电压,且两个绕组绕制方向相同,故1、3端为同极性端。当原边电压为220V时应将2、3两端接在一起,1、4两端接入220V电源,即两个绕组串联,使每个绕组承受110V电压。当原边电压为110V时应将1、3两端接在一起,且2、4两端也接在一起,然后接入110V电源,即两个绕组并联,每个绕组仍承受110V电压。

(2)同理可知副边3个绕组的5、7、9端为同极性端,当负载需要12V、24V或36V电压时,应将3个绕组串联起来,即6端与7端相接,8端与9两端相接,使每个绕组承受12V电压。当负载需要12V电压时,将负载接在5、6(或7、8或9、10)两端。当负载需要24V电压时,将负载接在5、6(或5、8或7、10)两端。当负载需要36V电压时,将负载接在5、10两端。

(3)不能。因为若将原绕组2、4两端连在一起,将1、3两端接入220V电源,则两个绕组中电流产生的磁动势方向相反,相互抵消,铁心磁通为零,两个绕组均不产生感应电动势,电源电压加在两个绕组的电阻上,此两电阻数值很小,使绕组中流有很大电流,源源超过额定值,把绕组绝缘烧坏。

图7.5 习题7.15的图 图7.6 习题7.16的图

7.17 某三相变压器原绕组每相匝数,副绕组每相匝数。如果原绕组所加

线电压,试求在Y,y和Y,d两种接法时副绕组的线电压和相电压。

分析 Y,y接法表示变压器的高、低压侧均为无中线引出的星形连接。Y,d接法表示变压

器的高压侧为无中线引出的星形连接,低压侧为三角形连接。三相变压器的工作原理与单相变压器相同,且电压变换关系也与单相变压器一样。计算时需注意,三相变压器存在线电压和相电压两种电压,在同一个电压变换公式中,高、低压侧的电压应同为线电压或同为相电压,由于已知原、副绕组的每相匝数,故都应使用相电压计算。 解 Y,y接法时,原绕组相电压为:

(V)

副绕组相电压为:

(V)

副绕组线电压为:

(V)

Y,d接法时,原绕组相电压为:

(V)

副绕组相电压为:

(V)

副绕组线电压为:

(V)

7.18 某三相变压器每相原、副绕组的匝数比为10,试分别求出变压器在Y,y;Y,d;D,d;D,y接法时原、副绕组线电压的比值。

分析 D,d接法表示变压器的高、低压侧均为三角形连接。D,y接法表示变压器的高压侧为三角形连接,低压侧为无中线引出的星形连接。 解 Y,y接法时:

Y,d接法时:

D,d接法时:

D,y接法时:


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