第三章 变压器习题答案教学提纲
高中物理新教材同步 选择性必修第二册 第3章 3 变压器
3变压器[学习目标] 1.了解变压器的构造及工作原理(重点)。
2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系(重点)。
3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系(重难点)。
4.了解几种常见的变压器(重点)。
一、变压器的原理1．变压器的构造如图，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。
2．变压器的原理互感现象是变压器工作的基础。
电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场。
由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。
变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连(彼此绝缘)，副线圈也能够输出电流。
说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。
3．变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。
二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1．实验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。
线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。
2．实验器材两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干。
原理如图：3．实验步骤(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
(2)接通学生电源，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。
(3)保持原、副线圈匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。
4．实验结论在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即U1U2＝n1n2。
5．误差分析由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应小于理论变压值。
电机学答案3
第三章习题解答（Page 64~66）3-1 三相变压器组与三相心式变压器在磁路上各有什么特点？【解】变压器组每相有一个闭合的独立磁路；心式变压器每相磁路需经过另外两相铁心柱闭合。
3-2 试标出图3-29(a)、(b)、(c)、(d)四图中变压器绕组的同极性端，并画出高、低压侧绕组的电压向量图，写出其连结组标号。
3-4 已知图3-30所示三相变压器连结组及绕组相对极性，试画相量图判定其连结组标号。
(a) (b) (c) (d)图3-29 习题3-2用图【解】根据绕向可判断出绕组的同极性端，其标注如上图所示。
按同极性端画出相量图，其中图（b ）对应于（g ）图，图（a ）、（c ）、（d）对应于（h ）图。
O(X,x)(g) (h)即图（a ）、（c ）、（d ）变压器的连结组别为I,i6；图（b ）变压器的连结组别为I,i0。
(a) (b)(c)(d)图3-30 习题3-4用图【解】根据接线图上端头所对应的同极性端关系，可分别画出相应的高、低压侧电压相量图如下：(a)图的电压相量图 (b)图的电压相量图 (c)图的电压相量图 (d)图的电压相量图 Y ,y8连结组 Y ,y10连结组 Y ,d5连结组 D,y5连结组3-5 根据下列连结组标号，画出其三相绕组的接线⑴Y,y8；⑵Y,y2；⑶Y,d7；⑷D,y1。
【解】第一步：根据连结组号，首先画出高、低压侧的电压相量图，如下图所示。
3-6 已知三相变压器的连结组标号为Y,y2，试将其改接成Y,y0，并画出必要的电压相量图说明。
【解】先画出Y ,y0和Y ,y2连结组的电压相量图，再画出它们的接线图，如下图所示。
(a)Y ,y8连结组的 (b)Y ,y2连结组的 (c)Y ,d7连结组的 (d)D,y1连结组的 电压相量图 电压相量图 电压相量图 电压相量图第二步：然后画出三相绕组，把高压绕组的首端分别标成A 、B 、C 并打上同极性端记号“●”。
变压器习题答案
变压器习题答案第一单元变压器的分类、结构与原理课题一变压器的分类与用途一、填空题1.变压器就是一种能变换_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,可分为单相与三相变压器;按冷却方式分,可分为__油浸_风冷式、自冷式与__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____变压器与__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就是电流的磁效应。
(× )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不?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____与___低压绕组____。
按绕组绕制的方式不同,可分为同心绕组与交叠绕组两大类型。
’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____与__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_____与中间的___导电杆____组成。
对它的要求主要就是____绝缘性能___与____密封性能___要好。
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 。
高中物理 变压器 (提纲、例题、练习、解析)
变压器【学习目标】1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。
2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。
3．知道升压变压器、降压变压器概念。
4．会用1122U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。
5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。
7．会计算电能输送的有关问题。
8．了解科学技术与社会的关系。
【要点梳理】要点一、 变压器的原理1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。
2．工作原理变压器的变压原理是电磁感应。
如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。
如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。
由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。
要点诠释：（1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。
（2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
（3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。
要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
要点诠释：（1）因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率。
电机与变压器(第五版)习题册参考答案
第一章变压器的分类、结构和原理§1—1 变压器的分类和用途一、填空题1.交流，频率2.单相，三相，油浸式，干式3．升压，降压，配电二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．×三、简答题1．答：根据P=UIcosφ，因为功率一定，电压越大，电流就越小，电流小就可以减小输送导线的热损耗。
2．答：按铁心结构形式分，变压器有壳式铁心、心式铁心、C形铁心。
壳式铁心常用于小型变压器、大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。
心式铁心常用于大、中型变压器，高压的电力变压器。
C 形铁心的变压器常用于电子技术中。
§1—2 变压器的结构与冷却方式一、填空题1．绕组，铁心2．变压器的电路部分，一次绕组，二次绕组。
高压绕组，低压绕组。
同心绕组3．主磁通的通道，硅钢片，芯式，壳式，壳式4．对接，叠接5．油箱，储油柜6．油箱盖，输入、输出线，电网7．瓷套，导电杆，绝缘性能，密封性能二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．× 2．× 3．√ 4．√5．√三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1．D 2．B 3．A 4．A四、简答题1.答：变压器由变压器绕组和变压器铁心两部分组成。
变压器的绕组是变压器的电路部分，变压器的铁心是主磁通的通道，也是安放绕组的骨架。
2.答：铁心材料的质量，直接影响到变压器的性能。
高磁导率、低损耗和价格，是选择铁心材料的关键。
为提高铁心导磁能力，增大变压器容量，减少体积、提高效率，铁心常用硅钢片叠装而成。
§1—3 变压器的原理一、填空题1．空载，负载2．加额定电压，开路3．Φm，E=4.44fNΦm4．一次绕组电动势与二次绕组电动势大小之比，大，小5．36V，1006．3307．191.38．铁，铜，铁9．610．功率因数，输出电压，输出电流11．±5% ，-5%~10%12．Pcu=（β）2 P k ，负载电流13．负载电流，铜耗=铁耗二、判断题（在括号内打“√”或者打“×”）1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．× 9. ×三、选择题（将正确答案的序号填入括号内）1. D 2．B 3．D 4．B 5．B 6．B 7．C 8．B 9. B 10．C11. C四、简答题1．答：变压器不能改变直流电压。
变压器习题及其答案
第二章 变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
由感应电动势公式Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f 和绕组匝数1N 。
2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N又5060'=f f ⇒6050'=ΦΦ， 即Φ=Φ5'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻sl R m μ=不变，励磁磁势m m R N I Φ=⋅1，∴m m I I 65'=； （2）铁耗：βαf B p m Fe ∝，βα> 铁耗稍有减小；（3）σσσπ11''1562x L f x =⋅=， σσσπ22''2562x L f x =⋅= 2-3 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21E E ≠、电流不匹配，必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路；归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。
2-4 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否为实际值，为什么？答：一次侧没有经过归算，所以为实际值；二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝数不同，但损耗、功率为实际值。
2-5 变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。
（具体测量方法略）2-14 有一台三相变压器，额定容量kKA S N 5000=，额定电压kV kV U U N N 3.61021=，Y,d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
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答：可变损耗变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件下， 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。
Ａ：１６,
Ｂ：１６００,
Ｃ：０.１６。
答：A
4.变压器的其它条件不变，外加电压增加１０℅，则原边漏抗 ，副边漏抗 和励磁电抗 将。
Ａ：不变，
Ｂ：增加１０%，
Ｃ：减少１０%。 （分析时假设磁路不饱和）
答：A
5．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；A
6．三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。
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。
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 、 可知 ，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1E1, U2≈E2，因此 ，当U1不变时，若N1减少,则每匝电压 增大，所以 将增大。或者根据 ，若N1减小，则 增大，又 ，故U2增大。
A空载线B空载相C额定负载时的线
答：A
7．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，F
8．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；
A,增大；B，减小；C,不变。
答：A
12．一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0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为。
A:0.06，B：0.03，
C：0.12，D：0.24。
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。（）
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。
4.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：
可知，尽管 很小，但由于励磁阻抗 很大，所以 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 ， ，因此电压全部降在电阻上，即有 ，因为 很小，所以电流很大。
答：D
2.一台三相电力变压器 =560kVA， =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：C
3.一台变比为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。
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。
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 ，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即 ,也就是 。
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？
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。
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im，产生励磁磁动势fm，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e1和e2，且有 、 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。
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：B
9．三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：A
10．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，B
11．单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流。