第三章变压器习题答案
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：第三章 习题课 变压器与电能的输送【含答案及解析】
第三章交变电流习题课:变压器与电能的输送课后篇素养形成必备知识基础练1.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=10∶1,输出端电阻R=50 Ω,把原线圈接入“220 V50 Hz”的正弦式交变电流时(电表为理想电表)()A.当X为电流表时,若电阻R增大,则原线圈中的电流将增大B.当X为电流表时,电压表V的示数为22 VC.当X为电流表时,电流表的示数为0.44√2 AD.当X为二极管时,电压表V的示数为11 VX为电流表时,若电阻R增大,则副线圈中的电流变小,原线圈中的电流也变小,A项错误;当X为电流表时,根据公式U1U2=n1n2,解得U2=22 V,电压表测量的电压为有效值,所以电压表V的示数为22V,B项正确;当X为电流表时,电流表的示数为I2=U2R =2250A=0.44 A,C项错误;当X为二极管时,在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过,此时由U 2R T=(22V)2R·T2,解得U=11√2 V,D项错误。
2.(多选)如图所示,一理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交流电源相连,两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端,图中的电流表、电压表均为理想交流电表,原、副线圈匝数分别为200匝和100匝,电压表的示数为5 V。
则()A.电流表的示数为0.5 AB.流过电阻的交变电流的频率为100 HzC.交流电源的输出电压的最大值为20√2 VD.交流电源的输出功率为2.5 WI 2=U R=}据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系I 1I 2=n 2n 1,可解得I 1=0.125 A,A 错误;理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同,都为50 Hz,B 错误;副线圈输出电压的有效值为10 V,根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为U 2m =10√2 V,原、副线圈电压比为U 1U 2=n 1n 2,可得交流电源输出电压的最大值为U 1m =20√2 V,C 正确;对于理想变压器,交流电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率,P=2×5220 W =2.5 W,故D 正确。
高中物理选择性必修第二册课后习题 第3章 交流电 3.变压器
3.变压器课后训练巩固提升一、基础巩固1.(多选)对于理想变压器,下列说法正确的是( )A.原线圈的输入功率随副线圈输出功率的增大而增大B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的增大而增大C.原线圈的电流不随副线圈输出电流的变化而变化D.当副线圈的电流为零时,原线圈的电压也为零,且随副线圈输出功率的变化而变化。
原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流,当副线圈的电流为零时,原线圈的电流也为零,但原线圈电压并不一定为零,故A、B正确,C、D错误。
2.将输入电压为220 V,输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器,副线圈原来是30匝,原线圈匝数不变,则副线圈新增匝数为( )A.120B.150C.180D.220由变压比n1n2=U1U2,得n130=2206,所以n1=1100;当U2'=30V时,n1n2'=22030,所以n2'=150,故Δn2'=n2'-n2=120。
所以A正确。
3.钳式电流表的外形和结构如图(a)(b)所示。
图(b)中电流表的读数为1.2 A,图(c)中用同一电缆线绕了3匝,则( )(a)(b)(c)A.这种电流表能测直流电流,图(c)的读数为2.4 AB.这种电流表能测交变电流,图(c)的读数为0.4 AC.这种电流表能测交变电流,图(c)的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交变电流,图(c)的读数为3.6 A,因此钳式电流表只能测交变电流。
题图(b)中线圈单匝时,A 的读数为1.2A,根据n 1I 1=n 2I 2可知,在题图(c)中绕3匝时,A 的读数应为3.6A,故选项C 正确。
4.如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( )A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变n 后,有n 1'n 2'=n 1-n n 2-n,可以得出,n 1n 2−n 1'n 2'=n (n 2-n 1)n 2(n 2-n )<0,则说明原、副线圈的匝数比变大,由n 1'n 2'=U 1U 2'=I 2'I 1'知,选项C 、D错误。
电机学第3章三相变压器思考题与习题参考答案
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题3.2图极性试验图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。
第三章 变压器习题
第三章 变压器3-1 一台三相浸油自冷式铝线变压器，S N =200kV A ，U 1N /U 2N =100/0.4kV ，试求原边和副边绕组的额定电流。
解；由于三相变压器的变比是线电压之比，所以，假设原、副边绕组皆为Y 接，则额定电流亦为线电流为：()A 210020011===N N N U S I ()A 5024.01012=⨯==N N nI I 3-2 单相变压器的额定电压为220/110V ，如图所示。
设高压侧加220V 电压，空载励磁电流为I 0，主磁通为0Φ。
求：（1） 若将X 与a 连接在一起，在Ax 端加330V 的电压，此时励磁电流和主磁通各为多少？（2） 若将X 和x 连接在一起，Aa 端加电压110V ，则励磁电流和主磁通又各为多少？解：由题中条件可知，U 1N /U 2N =220/110=2，当原边电压为220V 时，空载励磁电流为I 0，主磁通为Φ0。
如设：原边绕组的匝数为N 1，副边绕组的匝数为N 2，则原边绕组的线圈匝数为N 1=2N 2，其主磁通为0111144.4144.4Φ=⨯=⨯⨯≈ΦN U f N f U N N 由此可以看出，只要变压器的安匝比不变，则主磁通就不会改变。
与其对应的励磁电流也不会变，为I 0。
其磁动势为：()020122012I N I N I N I N ==+（1）若X 与a 连接在一起，构成一个新的绕组A ——x 绕组。
A ——x 绕组之间的线圈匝数为：原边绕组的线圈匝数2N 2与副边绕组的匝数N 2之和。
此时，若在A ——x 绕组两端施加330V 电压，则安匝比为：2222/11033302N N N N U ==+ 由此可见，由于绕组的安匝比没有变化，所以，主磁通0Φ不变。
所以，产生该磁通所需的励磁电流亦不变，仍为I 0。
（2）若将X 和x 连接在一起，Aa 端加电压110V ，则主磁通为：0222212312144.444.4244.4Φ=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯=+⨯⨯≈Φ+Φ=ΦN f U fN U N f U 如此时变压器没有出现磁饱和，则励磁电流与磁通应成线性关系，于是得励磁电流为： 023I I =励磁 3-3 一台单相变压器，S N =10kV A ，U 1N /U 2N =380/220V ，r1=0.14Ω，x1=0.22Ω，r2=0.035Ω，x2=0.055Ω，负载阻抗ZL =4+j3Ω。
人教版高中物理选修1-1检测：第三章 第四节 变压器 含答案
第四节变压器A级抓基础1．如图所示，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )解析：A、D接的是直流恒定电压的电源，不能改变电压，A、D 错；B的副线圈匝数小于原线圈的匝数，是降压器，B错．答案为C.答案：C2．(多选)对一正在工作中的变压器，下列说法正确的是( ) A．副线圈中的电流是从原线圈中传过来的B．铁芯是用来导电的C．副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小D．副线圈相当于一个电源解析：原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错；由能量守恒知C正确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压电流，相当于一个电源，D正确．答案：CD3．(多选)理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是( )A．电压有效值B．电流有效值6．(多选)理想变压器原线圈两端电压不变，当副线圈电路中的电阻减小时，以下说法正确的是( )A．输出电流增大，输入电流减小B．输出电流增大，输入电流也随着增大C．输出电压保持不变D．输出功率和输入功率都增大解析：理想变压器原线圈两端电压不变，因原、副线圈匝数之比不变，则副线圈电压也不变，C正确；当副线圈电路中的电阻减小时，由I＝可知，输出电流增大，则输入电流也随着增大，B正确；由P＝可知，输出功率增大，输入功率也增大，D正确．答案：BCD7．如图为一台理想变压器，当原线圈接到220 V交流电源上时，副线圈两端的电压为36 V，则此变压器( )A．输入功率稍大于输出功率B．原线圈的匝数小于副线圈的匝数C．根据电磁感应的原理制成D．原线圈中的电流大于副线圈中的电流解析：对理想变压器，输入功率等于输出功率，即U1I1＝U2I2，又由于U1＞U2，所以I1＜I2，A、D均错；根据U1∶U2＝n1∶n2可知，原线圈的匝数大于副线圈的匝数，B错；理想变压器根据电磁感应的原理制成，C对．答案：CB级提能力8．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则电流表的示数为( )A．3 mA B．0C．48 mA D．与负载R的值有关解析：变压器只能工作于交流电路中，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路中，导体棒l向左匀速切割磁感线时，在原线圈中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势出现，所以无电流通过．故选项B正确．答案：B9．如图所示，理想变压器原线圈接在正弦交变电压上，副线圈通过输电线连接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的电阻为R，在图示状态下，开关S是断开的，当开关S闭合时，下列说法正确的是( )A．副线圈两端的输出电压减小B．电阻R两端的电压减小C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流减小解析：因为原线圈输入电压不变且原、副线圈的匝数比一定，由变压器的原理＝知，副线圈输出电压U2也不变，选项A错误；开关闭合后两灯泡并联，电阻减小为，总电阻减小，副线圈的电流增大，输电线的等效电阻R两端的电压增大，故选项B错误；开关闭合后输电线的等效电阻两端的电压增大，L1两端的电压减小，由欧姆定律可知通过L1的电流减小，故选项C正确；由原、副线圈的电流比等于匝数的反比可知，通过原线圈的电流变大，故选项D错误．答案：C10．(多选)如图所示，利用一理想变压器给一个电灯供电，在其他条件不变时，若增加副线圈的匝数，则( )A．灯亮度减小B．电流表示数增大C．电压表示数增大D．变压器的输入功率不变解析：若增加副线圈的匝数，次级电压升高，电压表的示数增大，输出电流增大，电灯的亮度增大，输入电流也增大，输入功率增大．答案：BC。
第三章 变压器习题答案
第三章 变压器一、填空：1. 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。
2. 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。
3. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。
答：负载电流的变化。
4. 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。
5. 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。
6. 通过 和 实验可求取变压器的参数。
答：空载和短路。
7. 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。
8. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 。
答：1。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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. 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， cos 越高，则 。
A ：副边电压变化率Δu 越大，效率η越高，B ：副边电压变化率Δu 越大，效率η越低，C ：副边电压变化率Δu 越大，效率η越低，D ：副边电压变化率Δu 越小，效率η越高。
答：D2. 一台三相电力变压器N S =560kVA ，N N U U 21 =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 。
变压器习题答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版变压器习题答案第一单元变压器的分类、结构和原理课题一变压器的分类和用途一、填空题1．变压器是一种能变换_交流__电压，而____频率___不变的静止电气设备。
2．变压器的种类很多，按相数分，可分为单相和三相变压器；按冷却方式分，可分为__油浸_风冷式、自冷式和__干式___变压器。
3．电力系统中使用的电力变压器，可分为__升压__变压器、___降压____变压器和__配电_____变压器。
二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．在电路中所需的各种直流电，可以通过变压器来获得。
(× )2．变压器的基本工作原理是电流的磁效应。
(× )三、简答题1．为什么要高压送电?在传输功率一定时，升高输电电压就可以降低输电电流，这样就可以减小输电线路上的损耗。
2．变压器能改变直流电压吗?不能如果接上直流电压会发生什么现象?副边无输出，原边或电源将会烧毁。
为什么?接直流电源时，铁芯中产生稳恒磁场，原、副边都不会产生感生电动势。
课题二变压器的结构与冷却方式一、填空题1．变压器的绕组常用绝缘铜线或铜箔绕制而成。
接电源的绕组称为____一次侧___；接负载的绕组称为__二次侧____。
也可按绕组所接电压高低分为___高压绕组____和___低压绕组____。
按绕组绕制的方式不同，可分为同心绕组和交叠绕组两大类型。
’2．变压器的铁心常用__硅钢片_____叠装而成，因线圈位置不同，可分为___芯式____和__壳式___两大类。
3．气体继电器装在____油枕___ 与___油箱____之间的管道中，当变压器发生故障时，气体继电器就会过热而使油分解产生气体。
4．绝缘套管穿过___油箱盖____，将油箱中变压器绕组的___输入、输出线____从箱内引到箱外与__电网_____相接。
5．绝缘套管由外部的__瓷套_____和中间的___导电杆____组成。
对它的要求主要是____绝缘性能___和____密封性能___要好。
变压器习题与解答
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 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 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 022φ-=, 可知 , 2211N eN 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11N U 增大，所以1122N 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 (试)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。
第3章 磁路和变压器习题与解答
第3章 磁路和变压器习题解答习题A 选择题3-1磁感应强度单位是（ ）。
AA.特[斯拉]（T）B.韦[伯]（Wb）C.伏秒（V·s）3-2磁性物质的磁导率不是常数，因此（ ）。
CA.Φ与I 成正比B.Φ与B 不成正比C. B 与H 不成正比3-3在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则电流I（ ）。
BA.增大B.减小C.不变3-4在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则磁通（ ）。
AA.增大B.减小 C .不变3-5在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则电感L（ ）。
AA.增大B.减小C.不变3-6在直流空心线圈置入铁心后，如在同一电压作用下，则功率P（ ）。
BA.增大B.减小C.不变3-7 铁心线圈中的铁心到达磁饱和时，则线圈电感L（ ）。
BA. 增大B.减小C.不变3-8在交流铁心线圈中，如将铁心截面积减小，其它条件不变，则磁动势( ) 。
AA.增大B.减小C.不变3-9交流铁心线圈的匝数固定，当电源频率不变时，则铁心中主磁通的最大值基本上决定于（ ）。
CA.磁路结构B.线圈阻抗C.电源电压3-10为了减小涡流损耗，交流铁心线圈中的铁心由钢片（ ）叠成。
CA. 垂直磁场方向B.任意C. 顺磁场方向3-11 当变压器的负载增加后，则（ ）。
AA.一次侧电流1I 和二次侧电流2I 同时增大B.二次侧负载电流2I 增大, 一次侧电流1I 保持不变C.铁芯中磁通m Φ增大3-12 50Hz 的变压器用于30Hz 是，则（ ）。
CA.一次侧电压1U 降低B.m Φ近于不变C.可能烧坏绕组3-13 一台10/0.4Kv，Δ/Y 连结的三相变压器的变比是（ ）。
BA.25B.43.3C.14.433-14变压器额定容量的单位是（ ）。
BA.kVarB. kV·AC. kWB 基本题电工与电子技术2 3-15有一交流铁心线圈，接在f=50Hz 的正弦电源上，在铁心得到磁通的最大值3104−×=Φm Wb。
许晓峰《电机拖动》第三章习题
许晓峰《电机拖动》第三章习题第三章变压器3.1 变压器是怎样实现变压的？为什么能变电压，⽽不能变频率？3.2 变压器铁⼼的作⽤是什么？为什么要⽤0.35mm厚、表⾯涂有绝缘漆的硅钢⽚叠成？3.3 变压器⼀次绕组若接在直流电源上，⼆次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？3.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么？3.5 变压器⼆次额定电压是怎样定义的？3.6 双绕组变压器⼀、⼆次侧的额定容量为什么按相等进⾏设计？3.7 ⼀台380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在低压绕组上，会产⽣什么现象？3.8 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通，它们有哪些区别？并指出空载和负载时产⽣各磁通的磁动势？3.9 变压器空载电流的性质和作⽤如何，其⼤⼩与哪些因素有关？3.11 ⼀台220/110V的单相变压器,试分析当⾼压侧加220V电压时，空载电流i0呈何波形？加110V时⼜呈何波形？若110V加到低压侧，此时i0⼜呈何波形？3.12 当变压器⼀次绕组匝数⽐设计值减少⽽其他条件不变时，铁⼼饱和程度、空载电流⼤⼩、铁损耗、⼆次侧感应电动势和变⽐都将如何变化？3.13 ⼀台频率为60H z的变压器接在50H z的电源上运⾏，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？3.14 变压器的励磁电抗和漏电抗各对应于什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降⾄额定值的⼀半时，它们如何变化？这两个电抗⼤好还是⼩好，为什么？并⽐较这两个电抗的⼤⼩。
3.15 ⼀台220/110V的单相变压器，变⽐k=N1/N2=2，能否⼀次绕组⽤2匝，⼆次绕组⽤1匝，为什么？3.16 变压器运⾏时电源电压降低，试分析对变压器铁⼼饱和程度、励磁电流、励磁阻抗和铁损耗有何影响？3.17 变压器制造时：①叠⽚松散、⽚数不⾜；②接缝增⼤；③⽚间绝缘损伤。
试分析以上⼏种情况对变压器铁⼼饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？3.18 变压器负载时，⼀、⼆次绕组各有哪些电动势或电压降，它们产⽣的原因是什么？并写出电动势平衡⽅程式。
答案
第三章 变压器3．1 变压器有哪几个主要部件？各部件的功能是什么？ 变压器的主要部件:铁心:磁路,包括芯柱和铁轭两部分 绕组:电路油箱:加强散热，提高绝缘强度 套管:使高压引线和接地的油箱绝缘 3．2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用厚0.35mm 、表面涂绝缘漆的硅钢片制造铁心？ 变压器铁心的作用是磁路.铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁耗,用涂绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心,可以大大减小铁耗.3．3 为什么变压器的铁心和绕组通常浸在变压器油中？因变压器油绝缘性质比空气好，所以将铁心和绕组浸在变压器油中可加强散热和提高绝缘强度.3．4 变压器有哪些主要额定值？一次、二次侧额定电压的含义是什么？ 额定值 1N I ,2N I ,1N U ,2N U ,N S ,N f1N U :一次绕组端子间电压保证值2N U :空载时,一次侧加额定电压,二次侧测量得到的电压3．5 变压器中主磁通与漏磁通的作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们的作用的？主磁通:同时交链一次，二次绕组,但是能量从一次侧传递到二侧的媒介,使1122E N E N k ==,实现变压功能漏磁通:只交链自身绕组,作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通,1E 和二次电压2U 的变化,以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用m Z 反应磁通的作用,用1x δ,2x δ反应漏磁通的作用3．6 电抗σ1X 、k X 、m X 的物理概念如何？它们的数据在空载试验、短路试验及正常负载运行时是否相等？为什么定量计算可认为k Z 和m Z 是不变的？*k Z 的大小对变压器的运行性能有什么影响？在类变压器*k Z 的范围如何？1x δ:对应一次绕组的漏磁通,磁路的磁组很大，因此1x δ很小,因为空气的磁导率为常数,∴1x δ为常数12k x x x δδ=+叫短路电抗m x :对应于主磁通,主磁通所走的磁路是闭合铁心,其磁阻很小,而电抗与磁阻成反比,因此m x 很大.另外,铁心的磁导率不是常数,它随磁通密度的增加而变小，磁阻与磁导率成反比,所以励磁电抗和铁心磁导率成正比由于短路时电压低,主磁通小，而 负载试验时加额定电压，主磁通大，所以短路试验时m x 比空载试验时的m x 大.正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同,即负载运行时的励磁电抗与空载试验时基本相等，1x δ,k x 在空载试验,断路试验和负载运行时,数值相等,K K U K I Z =叫短路阻抗 1212()()K K K Z R j X RR j x x δδ=+=+++是常数∴不变(12,R R 随温度变化)2112m E fN m I R Z π===(见背面)3．7 为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？铁心不饱和时,空载电流Φ与成正比,如感应电势成正弦,则Φ也为正弦变化，∴0i 也为正弦铁心饱和时: 0i 为尖顶波,见123P 图3.83．8 试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？一次电流1I 产生的磁动势1F 和二次电流2I 产生的磁动势2F 共同作用在磁路上，等于磁通乘磁组,即 12m mF F R α+=Φ 其中α是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的m R 很小，而0mR ≈,则120F F += ,即12F F =- 这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小相等，方向相反，二次电流增大时,一次电流随之增大. 当仅考虑数量关系时,有1122N I N I =即12kI I =或21I k I =∴利用磁动势平衡的概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一,二次电流之比和他们的匝数成反比.3．9 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？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？解： 0Fe P P ≈ ∵空载损耗 2001Fe P mI R P =+空载时0I 很小，∴201mI R 可忽略 ∴0Fe P P ≈k c u P P ≈ ∵k cu Fe P P P =+∵短路试验时外施电压k U 很小,∴Φ很小,0I 很小 ∴铁耗很小,可忽略铁耗, k cu P P ≈负载时Fe P ：与空载时无差别，这是因为当f 不变时，2222FeP B E U ∝∝Φ∝∝负载与空载时一次绕组侧施加的电压基本不变，∴Fe P 基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密略低，铁耗略少些cu P ：如果是同一电流，则无差别。
【精准解析】22021学年物理人教版选择性必修第二册：第三章 习题课+变压器与电能的输送
第三章交变电流习题课:变压器与电能的输送课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=10∶1,输出端电阻R=50Ω,把原线圈接入“220V50Hz”的正弦式交变电流时(电表为理想电表)()A.当X为电流表时,若电阻R增大,则原线圈中的电流将增大B.当X为电流表时,电压表V的示数为22VC.当X为电流表时,电流表的示数为0.442A为二极管时,电压表V的示数为11V解析当X为电流表时,若电阻R增大,则副线圈中的电流变小,原线圈中的电流也变小,A项错误;当X为电流表时,根据公式 1 2 1 2,解得U2=22V,电压表测量的电压为有效值,所以电压表V的示数为22V,B项正确;当X为电流表时,电流表的示数为I2= 2 2250A=0.44A,C项错误;当X为二极管时,在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过,此时由 2 T=(22V)2 · 2,解得112V,D项错误。
答案B(多选)如图所示,一理想变压器原线圈与频率为50Hz的正弦交流电源相连,两个阻值均为20Ω的电阻串联后接在副线圈的两端,图中的电流表、电压表均为理想交流电表,原、副线圈匝数分别为200匝和100匝,电压表的示数为5V。
则()A.电流表的示数为0.5AB.流过电阻的交变电流的频率为100HzC.交流电源的输出电压的最大值为202VD.交流电源的输出功率为2.5W解析根据欧姆定律可得副线圈中的电流I2= =0.25A,根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系 1 2,可解得I1=0.125A,A错误;理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同,都为50Hz,B错误;副线圈输出电压的有效值为10V,根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为U2m=102V,原、副线圈电压比为 1 2 1 2,可得交流电源输出电压的最大值为U1m=202V,C正确;对于理想变压器,交流电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率,P=2×5220W=2.5W,故D正确。
(新教材适用)高中物理第3章交变电流3变压器课后习题新人教版选择性
3.变压器课后训练巩固提升一、基础巩固1.(多选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( )A.通过正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案:BC解析:通过正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的,故A错误;由于是理想变压器,穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等,故B正确;穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法拉第电磁感应定律,故C正确;变压器的工作原理是互感现象,原、副线圈并没有直接相连,故D错误。
2.下列各图是变压器电路图,可以将电压升高供给电灯的变压器是( )答案:B解析:变压器的原理是电磁感应,不能用来改变直流的电压,故A、C两项错误;B图变压器原副线圈的匝数关系是n1<n2,根据U1∶U2=n1∶n2可得U1<U2,此变压器将电压升高了,故B项正确;D图变压器原副线圈的匝数关系是n1>n2,根据U1∶U2=n1∶n2可得U1>U2,此变压器将电压降低了,故D项错误。
此题主要考查变压器的原理及升压变压器和降压变压器的判断,意在提高学生的理解分析判断能力,提高学生的科学思维。
3.(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为30∶1,以下说法正确的是( )A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是30∶1B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为30∶1D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1答案:BD解析:对于理想变压器,认为无磁通量损失,因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同,磁通量的变化率相同,每匝线圈产生的感应电动势相等,电压与匝数成正比。
理想变压器没有能量损失,故输入功率等于输出功率。
4.(多选)如图所示,一理想变压器的原线圈匝数为n1=1 100,接电压U1=220 V的交变电流,副线圈接“20 V10 W”的灯泡,灯泡正常发光,可知( )A.副线圈的匝数n2=200B.副线圈中的电流I2=0.5 AC.原线圈中的输入功率为10 WI1=0.1 A答案:BC解析:本题考查变压器的知识。
电机学第三章 变压器习题与答案
02.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
3.44 解 设 U 260 ∠ 0 0 V0
14
876 k= =3.369
260
Z′ L=U I22k2=6108× 0030 .362= 937.383∠ 9 3.6 8° 7
2=arc0 c.8o=3 s.6 8° 7 U 1=(Z 1+Z ′ 2+Z ′ L)I′ 2= （ 3.0 56 6 +j2 4.5 3） 3 4 × 3 1 5 .38 6 ∠ 0 -9 3.8 6° 7
典型的绕向标号问题 N1/N2=2
答：将X、a端联在一起，Ax：330V
UAX=4.44fN1Φ=220V;Uax=4.44fN2Φ=110V
U´AX=UAX+Uax=4.44f(N1+N2)Φ´=330V
Φ´=330/4.44f(3/2)N1=Φ
Φ不变→Fm (F0)不变→Fm=I0N1
I0N1=I´0(N1+N2)=(3/2)I´0N1I´0=(2/3)I0
（3）当频率增加：fΦm=常数，因此主磁通Φm↓，磁路饱
和程度↓，
↑；而
m
1 与磁路饱和程度无关。
∴当f´1=1.1f1时，X´1σ=1.1X1σ，Xm1>1.1Xm；
当f´1=0.9f1时，X´1σ=0.9X1σ，Xm1<0.9Xm。
02.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
7
3.12
U 1≈ E 1=4 .4f4 N 1 m
因为，ppF F ' ee11..2212.3 1.20.7 0.88，所以铁损耗减小了。
漏电抗， XL2fL 因为频率上升，所以原边漏电抗，副边漏电抗增大
许晓峰《电机拖动》第三章习题
第三章变压器3.1 变压器是怎样实现变压的？为什么能变电压，而不能变频率？3.2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成？3.3 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？3.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么？3.5 变压器二次额定电压是怎样定义的？3.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计？3.7 一台380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在低压绕组上，会产生什么现象？3.8 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通，它们有哪些区别？并指出空载和负载时产生各磁通的磁动势？3.9 变压器空载电流的性质和作用如何，其大小与哪些因素有关？3.11 一台220/110V的单相变压器,试分析当高压侧加220V电压时，空载电流i0呈何波形？加110V时又呈何波形？若110V加到低压侧，此时i0又呈何波形？3.12 当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁损耗、二次侧感应电动势和变比都将如何变化？3.13 一台频率为60H z的变压器接在50H z的电源上运行，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？3.14 变压器的励磁电抗和漏电抗各对应于什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降至额定值的一半时，它们如何变化？这两个电抗大好还是小好，为什么？并比较这两个电抗的大小。
3.15 一台220/110V的单相变压器，变比k=N1/N2=2，能否一次绕组用2匝，二次绕组用1匝，为什么？3.16 变压器运行时电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁阻抗和铁损耗有何影响？3.17 变压器制造时：①叠片松散、片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤。
试分析以上几种情况对变压器铁心饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？3.18 变压器负载时，一、二次绕组各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？并写出电动势平衡方程式。
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第三章变压器一、填空：1.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。
2.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。
3.引起变压器电压变化率变化的原因是。
答：负载电流的变化。
4.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。
5.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。
6.通过和实验可求取变压器的参数。
答：空载和短路。
7.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。
8.在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为。
答：1。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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cos越高，1.三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，则。
A：副边电压变化率Δu越大，效率η越高，B：副边电压变化率Δu越大，效率η越低，C ：副边电压变化率Δu 越大，效率η越低，D ：副边电压变化率Δu 越小，效率η越高。
答：D2.一台三相电力变压器N S =560kVA ，N N U U 21 =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 ＝１０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１６，那末原边的励磁阻抗标幺值是 。
Ａ：１６, Ｂ：１６００, Ｃ：０.１６。
答：A4.变压器的其它条件不变，外加电压增加１０℅，则原边漏抗1X ，副边漏抗2X 和励磁电抗m X 将 。
Ａ：不变，Ｂ：增加１０% ，Ｃ：减少１０% 。
（分析时假设磁路不饱和）答：A5．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；A6．三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：A7．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，F8．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：B9．三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：A10．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。
A变大 B 变小答：B，B11．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：A12．一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，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为。
A: ， B：，C：， D：。
答：A三、判断1.变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加。
（）答：对2.变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率 。
（ ）答：错3.变压器空载和负载时的损耗是一样的。
（ ） 答：错4.变压器在额定负载时效率最高。
（错）5.变压器的变比可看作是额定线电压之比。
（ ） 答：错6.只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。
（ ）答：对 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 m ， 产生励磁磁动势f m ，在铁芯中产生交变主磁通φm , 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 m φ11-=、dtd Ne m φ22-=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。
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 φ11-=、dtd Ne φ22-=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 1E 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11N U 增大，所以1222N 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。
3.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。
4.变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r 1很小，为什么空载电流I 0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E 1, 根据电动势方程：)()(11001010010111σσσjX R I Z I R I X I j jX R I R I E E U m m m ++=+++=+--= 可知，尽管1R 很小，但由于励磁阻抗m Z 很大，所以0I 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01=E ，01=σE ，因此电压全部降在电阻上，即有11/R U I =，因为1R 很小，所以电流很大。
5.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100N I F F m ==，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即21F F F m +=,也就是221110N I N I N I +=。
6.一台Hz 50的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时会出现什么现象副边开路或短路对原边电流的大小有无影响（均考虑暂态过程）答：因是直流电，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由电阻产生，因而电流很大，为11R U N。
如副边开路或短路，对原边电流均无影响，因为Φ不变。
7.变压器的额定电压为220/110V ，若不慎将低压方误接到220V 电源上，试问激磁电流将会发生什么变化变压器将会出现什么现象答：误接后由m fN E U Φ=≈144.4知，磁通增加近一倍，使激磁电流增加很多（饱和时大于一倍）。
此时变压器处于过饱和状态，副边电压440V 左右，绕组铜耗增加很多，使效率降低、过热，绝缘可能被击穿等现象发生。
8.变压器有载运行时，变比是否改变答：变压器的变比2121E E N N k ==，不论空载还是有载，其匝数比是不会改变的。
不过在测量变压比时，应在空载时测出原、副边电压1U 和2U 。
计算出来的K 值更准确。
有载时测副边电压2U 较2E 相差较大，K 值就不准确。
9.变压器的有功功率及无功功率的转换与功率因数有何关系答；变压器的额定容量一定时，视在功率N S 一定，功率因数2cos ϕ由负载而定。
当2cos ϕ较低时，变压器输出的有功功率小，无功功率大，当负载的功率因数高，例如全部带照明负载，则2cos 1ϕ=，变压器输出的全部是有功功率。
五、计算1.一台单相变压器，KVA S N 1000=，kV U U NN 3.66021=，Hz f N 50=，空载及短路实验的结果如下：试计算：（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定2'21k R R R ==，2'21k X X X ==σσ （2）画出折算到高压边的T 型等效电路； （3）计算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及8.0cos 2=φ滞后时的电压变化率及效率; （5）最大效率。
解：（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数2I U k Z m = ，而k ＝60/＝ 所以Ω=⨯=k Z m 577.561.106300524.92Ω=⨯==k I P k R m 446.41.105000524.9222002Ω=-=k R Z X m m m 402.5622根据短路实验得到折算到低压边的参数Ω=⨯====5.3015.152140002222'21k k k I P R R R Ω=⨯==86.21315.1523240k k k I U Z Ω=-==5.102)2(22'21k k R Z X X σσ 21111 3.6N N NNN U Uk Z S I ===Ω所以 235.16.3446.41*===N m mZ R R 667.156.3402.561*===N m m Z X X 3311*2*110472.8106.35.30-⨯=⨯===N Z R R R 2311*2*1108472.2106.35.102-⨯=⨯===N Z X X X σσσ （2）折算到高压的T 型等效电路（3）%69.1%1000169.0%100=⨯=⨯=*Kkr R u%69.5%1000569.0%100=⨯=⨯=*K kx X u%94.569.569.12222=+=+=kx kr k u u u(4) 电压变化率%77.4)%6.069.58.069.1(sin cos 22=⨯+⨯=+=∆φφkx kr u u u此时，211'57.138N N u kV U U U =-∆⋅= 而211'16.667N N NS A I I U ≈==所以 kW COS I U P 3.9528.0667.16138.572'2'22=⨯⨯==φ故 kW P I I P P P k kN24.974)(21021=++=则 21952.3100%100%97.75%974.24P P η⨯=⨯==（5）达到最大效率时，kW p p cu Fe 5000==所以 A R p I k cu 05.9615000'2=== 543.067.1605.91'2*2===N I I I所以 %19.98%100)14000543.050008.010*******.014000543.050001(%100)cos 1(2322*202*22*20max =⨯⨯++⨯⨯⨯⨯+-=⨯+++-=kN kP I P S I P I P φη2.一台三相变压器，原、副方额定电压1210/3.15NNU kV U =，∆/Y －11连接，匝电压为，副方额定电流2183.3N A I =。