电机学作业 第一次作业
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I0， 产生励磁磁动势F0， 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 e1和e2 , 且有
e1??N1d?0dt,
e2??N2d?0dt, 显然，由于原副边匝数不等, 即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等,
即e1≠e2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1, U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2, 但频率相等。
2、 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。
3、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。
4、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，φ0与I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ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，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?0和一次绕组漏磁通?1?，它们均由一次侧磁动势F0激励。
负载时有主磁通?0，一次绕组漏磁通?1?，二次绕组漏磁通?2?。主磁通?0由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即F0?F1?F2激励，一次绕组漏磁通?1?由一次绕组磁动势
...........F1激励，二次绕组漏磁通?2?由二次绕组磁动势F2激励 .
5、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，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。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。
...第二次作业
1、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。
2、变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同，为什么？ 答：接电阻负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率的需求；接电感负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率和负载的需求，接电容负载时，分三种情况：1）当变压器本身所需的感性无功功率与容性负载所需的容性无功率相同时，变压器不从电网吸收无功功率，2）若前者大于后者，变压器从电网吸收的无功功率为感性的；3）若前者小于后者，变压器从电网吸收的无功功率为容性的。 3、 空载试验时希望在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载功率、空载电流、空载电流百分数及激磁阻抗是否相等？如试验时，电源电压达不到额定电压，问能否将空载功率和空载电流换算到对应额定电压时的值，为什么？
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。 以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。
空载试验无论在哪侧做，电压均加到额定值。根据
........U?E?4.44fN?m可知，
?m1?U1NU2N?m1U1NN2KU2NN?m2????2?14.44fN1； 4.44fN2，故?m2U2NN1U2NKN2，即
?m1??m2。因此无论在哪侧做，主磁通不变，铁心饱和程度不变，磁导率?不变，磁阻
Rm?l?S 不变。 根据磁路欧姆定律
F?IN?Rm?m可知，在Rm、?m不变时， 无论
I01N21??F?F02，因此I01N1?I02N2， 则I02N1K，
在哪侧做，励磁磁动势都一样，即01显然分别在高低压侧做变压器空载试验，空载电流不等，低压侧空载电流是高压侧空载电流
的K倍。
I01(%)? 空载电流百分值 由于
I01I?100(%)I02(%)?02?100(%)I1NI2N， ，
I02?KI01,I2N?KI1N， 所以I01(%)=I02(%)，空载电流百分值相等。
21.3p?Bf，Fem 空载功率大约等于铁心损耗，又根据因为无论在哪侧做主磁通都相同，
磁密不变，所以铁损耗基本不变，空载功率基本相等。
zm1? 励磁阻抗
U1NU,zm2?2NI01I02，由于I02?KI01,U1N?KU2N，所以
zm1?K2zm2，高压侧励磁阻抗zm1是低压侧励磁阻抗zm2的K2倍。
不能换算。因为磁路为铁磁材料,具有饱和特性。磁阻随饱和程度不同而变化，阻抗不是
常数，所以不能换算。由于变压器工作电压基本为额定电压，所以测量空载参数时，电压应加到额定值进行试验，从而保证所得数据与实际一致。
4、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？负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？
2
答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I0r1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E1?4.44fN1?m可知，
......?m?E14.44fN1，因为E1很小，磁通就很小，因此磁密
Bm??m21.3p?BmfS很低。再由铁损耗Fe，可知铁损耗很小，可以忽略，短路损耗可以
近似看成铜损耗。负载时，因为变压器电源电压不变，E1变化很小（E1?U1)，主磁通几乎不变，磁密就几乎不变，铁损耗也就几乎不变，因此真正的铁损耗与空载损耗几乎无差别，
是不变损耗。铜损耗与电流的平方成正比，因此负载时的铜损耗将随电流的变化而变化，是可变损耗，显然，负载时的铜损耗将因电流的不同而与短路损耗有差别。
5、有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U1N=1100伏，副方均为U2N=110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化？每种连接原、副边的额定电流为多少？ 解：根据原、副线圈的串、并联有四种不同连接方式：
K?1）原串、副串：
2U1N2?1100??102U2N2?110
I1N?I2N?
SN5000??2.273A2U1N2?1100SN5000??22.73A2U2N2?110
K?2）原串、副并：
2U1N2?1100??20U2N110 SN5000??2.273A2U1N2?1100SN5000??45.45AU2N110
I1N?I2N?K?3）原并、副串：
U1N1100??52U2N2?110 SN5000??4.545AU1N1100SN5000??22.73A2U2N2?110
I1N?I2N?K?4）原并、副并：
U1N1100??10U2n110
I1N?I2N?SN5000??4.545AU1N1100SN5000??45.45AU2N110
第三次作业
1、 单相变压器的组别（极性）有何意义，如何用时钟法来表示？
答：单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。单相变压器仅有两种组别，记为I，I0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或I，I6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。我国国家标准规定I，I0为单相变压器的标准组别。
2、三相变压器有哪些标准组别，并用位形图判别之。
答：标准组别有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11， YN ，d11 标准组别接线及位形图分别为：见图示
但是：
无论是Y，yn0、YN, y0还是 Y，y0，位形图都有是一样的
无论是Y，d11还是 YN ，d11，位形图也是一样的。
Y，yn0 YN,y0 Y,y0
A B 接线： A B C O A B C
C · · ·
a b c a b c
a b c 0 · · ·
· · ·
· · ·
B
位形图
C
b
c
A a
Y,d11 YN,d11
接线： 位形图
A B C A B C O
B · · · · · ·
C
b c a c a b b c
· · · · · ·
Aa
3、试分析为什么三相组式变压器不能采用Y/Y0接线，而小容量的三相心式变压器却可以？ 答：三相组式变压器由于三相磁路彼此独立，有三次谐波磁通通路。如果采用Y，y接线，
· · ·
· · ·