变压器
1 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。 2 变压器原、副方和额定电压的含义是什么？
答：变压器二次额定电压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。
3 有一台单相变压器，SN?50kVA,U1N/U2N?10500/230V，试求变压器原、副线圈的额定电流？
解：一次绕组的额定电流 I1NSN50?103???4.76A U1N10500SN50?103???217.39A U2N230二次绕组的额定电流 I2N4 有一台三相电力变压器，YN，d接线，SN?125kVA, U1N/U2N?220/10.5kV，求①变 压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。 解：①. 一、二次侧额定电压 U1N?220kV,U2N?10.5kV
I1N? 一次侧额定电流（线电流）
SN3U1NSN3U2N?1250003?220125000?328.04A
I2N? 二次侧额定电流（线电流）
由于YN，d接线
U1N?3?230?6873.22A
一次绕组的额定电压 U1Nф=
3?2203?127.02kV
一次绕组的额定电流I1N??I1N?328.04A 二次绕组的额定电压U2N??U2N?10.5kV
I2N3?6873.223?3968.26A 二次绕组的额定电流I2Nф=
5.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
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性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。
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。
6 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：
U1??E1?E1??I0r1?I0(rm?jxm)?jI0x1?I0r1?I0Zm?I0(r1?jx1)
可知，尽管r1很小，但由于励磁阻抗Zm很大，所以I0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E1?0，E1??0，因此电压全部降在电阻上，即有
...........I?U1/r1 ，因为r1很小，所以电流很大。
7 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？ 答： 根据U1?E1?4.44fN1?m可知，?m?U1，由于电压增高，主磁通?m将增大，
4.44fN1磁密Bm将增大, 磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率μ降低，磁阻Rm 增大。于是，根据磁路欧姆定律I0N1?Rm?m可知,产生该磁通的励磁电流I0必显著增大。再由铁耗pFe?Bmf1.3可知，由于磁密Bm增大,导致铁耗pFe增大，铜损耗I0r1也显著增大，变压器发热严重， 可能损坏变压器。
8 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、铁损等有何影响？ 答：根据U1?E1?4.44fN1?m可知,?m?22U1,因此,一次绕组匝数减少,主磁通?m将 增
4.44fN1加，Bm将随?m的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率?下降。磁阻增大。根据磁路欧姆定律 I0N1??mRm，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。 又由于铁心损耗pFe?Bmf1.3，所以铁心损耗增加。
22N 激磁电抗xm??Lm?2?f1,因为磁阻Rm 增大，匝数N1减少，所以励磁电抗减小。
Rm9 如将铭牌为60赫的变压器，接到50赫的电网上运行，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U1?E1?4.44fN1?m可知，电源电压不变，f从60Hz降低到50Hz后，频率f下降到原来的（1/1.2），主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密Bm也将增大到原来的1.2倍， 磁路饱和程度增加， 磁导率μ降低， 磁阻Rm 增大。于是，根据磁路欧姆定律I0N1?Rm?m可知, 产生该磁通的激磁电流I0必将增大。
2
2 再由pFe?Bmf1.3讨论铁损耗的变化情况。 60Hz时，pFe?Bmf1.3
1'f)1.3 50Hz时，pFe?(1.2Bm)2(1.22pFe1.22 因为，?1.3?1.20.7?1.14，所以铁损耗增加了。
pFe1.2漏电抗x???L??2?fL?，因为频率下降，所以原边漏电抗 x1?，副边漏电抗x2? 减小。又由电压变化率表达式
?u将随x1?，x2?的减小而减小。
******?u??(rKcos?2?xKsin?2)??(r1?r2)cos?2?(x1??x2?)sin?2可知，电压变化率
'??10 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E1，漏感电动势E1?，一次绕组电阻压降I1r1，主电动势E1由主磁通?0交变产生，漏感电动势E1?由一次绕组漏磁通?1?交变产生。一次绕组电动势平衡..方程为U1??E1?I1(r1?jx1)；二次绕组有主电动势E2，漏感电动势E2?，二次绕组电阻.压降I2r2，主电动势E2由主磁通?0 交变产生，漏感电动势E2?由二次绕组漏磁通?2?交.变产生,二次绕组电动势平衡方程为U2?E2?I2(r2?jx2)。 11 变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？
答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势F0?I0N1，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即F0?F1?F2,也就是I0N1?I1N1?I2N2。
12 试绘出变压器“T”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。
答：“T”形等效电路
U1 .............................r1 x1 r2 ’ x2 ’ I1 .E1 .I0 .rm xm 'I2 。'U2. ' ZL r1 ，x1——一次侧绕组电阻，漏抗
r2’, x2’ ——二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值 rm , x m——励磁电阻，励磁电抗
近似等效电路：.
I1 r1 x1
I0 .. 。r2 ’ x2 ’ .U1 rm xm 'I1L??I2 U3 。'2' ZL
rk = r1 +r2’ -----短路电阻 xk= x1 +x2’ ----------短路电抗 rm , x m-----励磁电阻，励磁电抗 简化等效电路 r x
KK
U1 .'I1??I2 。. 。' ?U2' ZLrk, xk--短路电阻，短路电抗
13 空载试验时希望在哪侧进行？短路试验时希望在哪侧进行？
答： 低压侧额定电压小，为了试验安全和选择仪表方便，空载试验一般在低压侧进行。 高压侧电流小，短路试验时所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧进行。 14 为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？
答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I02r1很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据
U1??E1?I1(r1?jx1)??E1?I1Z1可知，由于漏电抗压降I1Z1的存在，E1则更小。又根据
?E1E1?4.44fN1?m可知，?m?，因为E1很小，磁通就很小，因此磁密Bm?m很
S4.44fN121.3低。再由铁损耗pFe?Bmf，可知铁损耗很小，可以忽略，短路损耗可以近似看成铜损
......耗。
15 变压器电源电压不变，负载（?2?0）电流增大，一次电流如何变，二次电压如何变化？ 答：根据磁动势平衡方程I1N1?I2N2?I0N1可知，I1?I0?(?.....I2N2?I2)?I0?，当负载N1K...电流（即I2）增大时，一次电流一定增大。又电压变化率?u??(rkcos?2?xksin?2)，其中??**I2，负载电流增大时，?增大。因为?2?0，所以?u?0且随着?的增大而增大，I2N于是，U2?(1??u)U2N将减小。
16 一台三相变压器，SN=5600kVA ，U1N/U2N?35/6kV，Y，d（Y/Δ）接线，从短路试验（高压侧）得：U1k=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW；当U1=U1N时I2=I2N，测得电压恰为额定值U2=U2N。求此时负载的性质及功率因数角?2的大小（不考虑温度换算）。 解： 高压侧短路阻抗
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zK?UK??IK?UKIK32160?92.33?13.51?
高压侧短路电阻
PK53?103P?3?2.074?rK?K?23?22IK?IK92.3
高压侧短路电抗
xK?22zK?rK?13.512?2.0742?13.35?
依题意 负载系数??1时，电压变化率?u?0 ,即
于是
**?u??(rKcos?2?xKsin?2)?0 **rKcos?2??xKsin?2
tg?2??
z1Nrr2.074????K??xKxK13.35x z1N2.074)??8.83o13.35*K*Krk?2?tg?1(?为阻容性负载。
直流电机
1 直流发电机是如何发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？ 答： 直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a为例), 电枢绕组的a导体处于N极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙, 转半圈后, 处于S极下, 电动势方向变为⊕ , 再转半圈, 又回到原来位置, 电动势又为⊙。。。。。。, 它通过换向装置后, 才把电枢绕组的交流变为 外电路的直流。
换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转， 而 A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止）， 且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底 下导体相连），则由A刷引出的电动势方向恒 为⊙（流出）， 若定义为正极， 则Ｂ刷引出的
电动势方向恒为⊕ (流入), 为负极，因此， 由Ａ，Ｂ两刷得到的就是直流。
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N A . a + _ B S 由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换