牛维扬版电机学课后习题解答第一章习题

1-1变压器依据什么原理工作的？变压原理是什么？答：变压器是依据电磁感应原理工作的。变压器是运用“动电生磁”、“动磁生电”的电磁感应原理变压的。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0I，产生励磁磁动势0F，在铁芯中产生交变主磁通,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1e和2e，且有dtdNe11、dtdNe22显然，由于原副边匝数不等，即1N≠2N，原副边的感应电动势也就不等，即1e≠2e，而绕组的电压近似等于绕组电动势,即1U≈1E、2U≈2E，故原副边电压不等，即1U≠2U。可见，两侧绕组的匝数不相等，两侧的电压就不相等，这就实现了变压的目的。1-2电力变压器在电力系统中有哪些用途？为什么电力系统中变压器的安装容量大于发电机安装容量？答：传输和分配电能（升压、降压、配电、联络、厂用等）通常电力变压器的安装容量是发电机安装容量的6至8倍。1-3对照配电变压器实物，了解其结构及各部件作用。答：铁芯──构成变压器的磁路部分绕组──构成变压器的电路部分变压器油──绝缘和散热（变压器的油箱内充满了变压器油，变压器油的作用一是绝缘，二是散热。变压器内的绝缘油可以增加变压器内部各部件的绝缘强度，因为油是易流动的液体，它能够充满变压器内部的任何空隙，将空气排除，避免了部件因与空气接触受潮而引起的绝缘降低；其次，因为油的绝缘强度比空气大，从而增加了变压器内部各部件之间的绝缘强度，使绕组与绕组之间，绕组与铁芯之间，绕组与油箱盖之间均保持良好的绝缘；第三，可以使变压器的绕组和铁芯得到冷却，因为变压器运行中，绕组与铁芯周围的油受热后，温度升高，体积膨胀，相对密度减小而上升，经冷却后，再流入油箱的底部，从而形成了油的循环，这样，油在不断循环的过程中，将热量传给冷却装置，从而使绕组和铁芯得到冷却；第四，能使木材、纸等绝缘物保持原有的化学和物理性能，使金属得到防腐作用，能熄灭电弧。）油箱──起机械支撑、冷却散热和保护作用（是变压器的外壳，内装铁芯和线圈并充满变压器油，使铁芯和线圈浸在油内。）储油柜──调节油量，保证变压器油箱内经常充满油；防止油的过速氧化（当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减少时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。若没有油枕，变压器油箱内的油面波动就会带来两个方面的不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；二是随着油面波动，空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样可以减少油和空气的接触面，防止油过速地氧化和受潮。另外油枕的油在平常几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温低得多，油的氧化过程也慢得多，因此有了油枕，可防止油的过速氧化。）安全气道──发生严重故障时，动作排出高压气体和油，以减轻和解除油箱所承受的压力，保证油箱的安全（当变压器发生故障或穿越性的短路未及时切除，电弧或过流产生的热量使变压器油发生分解，产生大量高压气体，使油箱承受巨大的压力，严重时可能使油箱变形甚至破裂，并将可燃性油喷洒满地。压力释放阀在这种情况下动作排出故障产生的高压气体和油，以减轻和解除油箱所承受的压力，保证油箱的安全。）绝缘套管──将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部；固定引线气体继电器──当变压器内部发生绝缘击穿、线匝短路及铁芯烧毁故障时，给运行人员发出信号或切断电源，以保护变压器分接开关──改变变压器的变比（变压器在正常运行时为什么要调压？变压器正常运行时，由于负载变动或一次侧电源电压的变化，二次侧电压也是经常在变动的。电网各点的实际电压一般不能恰好与额定电压相等。这种实际电压与额定电压之差称为电压偏移。电压偏移的存在是不可避免的，但要求这种偏移不能太大，否则就不能保证供电质量，就会对用户带来不利的影响。因此，对变压器进行调压，即改变变压器的变比，是变压器正常运行中一项必要的工作。）冷却器──降低变压器温度油位计──指示油枕中的油面温度计──便于运行人员监视变压器油温情况防潮呼吸器──提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道，解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力呼吸器内硅胶──在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气（正常干燥时呼吸器硅胶为蓝色。当硅胶颜色变为粉红色时，表时硅胶已受潮而且失效。一般变色硅胶达2/3时，值班人员应通知检修人员更换。）1-4铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢条片叠成？若叠片间存在气隙有何影响？答：构成交变磁通的闭合磁路。为了减少交变磁通在铁心中引起的磁滞和涡流损耗。增大了磁阻，在外施电压不变时，空载电流因磁阻的增大而增大。1-5变压器油起什么作用？对它有什么要求？答：①提高绕组绝缘强度；②通过油受热后的自然对流，将铁心和绕组产生的热量带到油箱壁，再由油箱壁散放到空气中去。介质强度和着火点要高，黏度要小，水分和杂质要尽可能少。1-6变压器额定值有哪些一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率50Hz，表示什么意义？若此变压器的额定电流为4.55A/9.1A，问在什么称为处在额定运行状态？答：当二次电流达到额定值时，变压器就称为带额定负载运行，即AIIN1.922时，为处在额定运行状态。1-7一台单相变压器，一次侧加额定电压，二次侧空载时测得二次侧电压为11kV，若接上负载后测得二次侧电压为10.5kV，则二次侧额定电压为多少？答：二次额定电压NU2指当一次绕组加NU1时，二次绕组开路（空载）时的二次电压20U，即kVUUN11220。1-8有一台单相变压器的铭牌数据NS=500kVA，NNUU21/=35/11kV，试求变压器的额定电流。解：AUSIAUSIIUIUSNNNNNNNNNNN45.451150029.1435500221122111-9有一台三相变压器，额定容量NS=5000kVA，额定电压NNUU21/=66/10.5kV，一次侧三相星形连接，二次侧三角形连接，求一、二次侧的额定电流。解：AIAIIUIUSNNNNNNN94.2745.103500074.436635000332122111-10一台三相变压器NS=3200kVA，NNUU21/=35/10.5kV，一次侧Y接法，二次侧△接法。试求：（1）一、二次侧额定线电压、线电流及额定相电压、相电流；（2）若负载功率因数2cos=0.85（滞后），则该变压器额定运行时带多少有功功率和无功功率？解：kWSQkWSPAIIkVUUAIIkVUUAUSIkVUAUSIkVUIUIUSNNNNNNNNNNNNNNNNNNN169653.03200sin272085.03200cos)259.101732.196.17535.1079.5221.20732.135396.1755.10732.1320035.1079.5235732.1320033533)122222222111122211122111-11为什么降压变压器的低压绕组在里边，而高压绕组在外边？答：这主要是从绝缘方面考虑的。因为变压器的铁芯是接地的，低压绕组靠近铁芯，容易满足绝缘要求。若将高压绕组靠近铁芯，由于高压绕组的电压很高，要达到绝缘要求就需要很多绝缘材料和较大的绝缘距离，既增加了绕组的体积，也浪费了绝缘材料。另外，把高压绕组安置在外面也便于引出到分接开关。