第4章 变压器 习题参考答案
工厂供电_第四版 课后习题习题答案
第一章 习题1-1 试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。
解：T1：6.3/121kv ；WL1：110KV ；WL 2：35KV 。
1-2试确定图1-24所示供电系统中各发电机和各变压器的额定电压。
解：G ：10.5kV ；T1：10.5/38.5kV ；T2：35/6.6kV ；T3：10/0.4kV 。
第二章 习题2-2 某机修车间,拥有冷加工机床52台，共200kw ；行车一台，共5.1kw(ε=15%)；通风机4台，共5kw ；点焊机3台，共10.5kw(ε=65%)。
车间采用220/380v 三相四线制（TN-C ）配电。
试确定该车间计算负荷P 30、Q 30、S 30和I 30。
解：① 对于冷加工机床，P e =200kW ，K d =0.2,cos φ=0.5,tan φ=1.73 P 30(1)=K d P e =0.2×200kW=40kW Q 30(1)=P 30tan φ=40×1.73kvar=69.2kvar ②对于行车组,P e =P N 25εεN=5.1%25%15=3.95Kw,K d =0.15, cos φ=0.5, tan φ=1.73P 30(2)= K d P e =0.15×3.95kW=0.59 kW Q 30(2)= P 30tan φ=0.59×1.73=1.02kvar③对于通风机组, P e = P N =5 kW, K d =0.8, cos φ=0.8, tan φ=0.75 P 30(3)= K d P e =0.8×5Kw=4kW Q 30(3)= P 30tan φ=4×0.75kvar=3kvar ④对于点焊机组, P e = P N100Nεε=10.5×%100%65=8.47 kW ，K d =0.35,cos φ=0.6, tan φ=1.33P 30(4)= K d P e =0.35×8.47 kW=2.96kW Q 30(4)= P 30tan φ=3.94 kvar=3.94 kvar 取需要系数 K ∑p =0.9,K ∑q =0.95总的有功计算负荷为：P 30=（P 30(1)+P30(2)+P 30(3)+P 30(4)）×K ∑p =（40+0.59+4+2.96）×0.9 =42.8（kW ）总的无功计算负荷为：Q 30=（Q 30(1)+Q 30(2)+Q 30(3)+Q 30(4)）×K ∑q =（69.2+1.02+3+3.94）×0.95 =77.3（kvar ） 视在计算负荷为：S 30=223030Q P +=223.778.42+=84.9视在电流为：I 30=S 30/3U N =84.9/(1.732×0.38)=1292-3 有一380v 三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW ，其中较大容量的电动机有7.5kW ，4kW3台，3kW12台。
第4章 变压器思考题及答案
第4章思考题及答案4-1 变压器能否对直流电压进行变换？答：不能。
变压器的基本工作原理是电磁感应原理，如果变压器一次绕组外接直流电压，则在变压器一次绕组会建立恒定不变的直流电流i1，则根据F1= i1N1，我们知道直流电流i1会建立直流磁动势F1，该直流磁动势F1就不会在铁芯中产生交变的磁通，也就不会在二次绕组中产生感应电动势，故不会在负载侧有电压输出。
4-2变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通回路。
为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在0.35mm-0.5mm之间，表面涂有绝缘漆。
4-3为分析变压器方便，通常会规定变压器的正方向，本书中正方向是如何规定的？答：变压器正方向的选取可以任意。
正方向规定不同，只影响相应变量在电磁关系中的表达式为正还是为负，并不影响各个变量之间的物理关系。
变压器的一次侧正方向规定符合电动机习惯，将变压器的一次绕组看成是外接交流电源的负载，一次侧的正方向以外接交流电源的正方向为准，即一次侧电路中电流的方向与一次侧绕组感应电动势方向相同；而变压器的二次侧正方向则与一次侧规定刚好相反，符合发电机习惯，将变压器的二次绕组看成是外接负载的电源，二次侧的正方向以二次绕组的感应电动势的正方向为准，即二次侧电路中电流方向与二次侧负载电压方向相同。
感应电动势的正方向和产生感应电动势的磁通正方向符合右手螺旋定理，而磁通的正方向和产生该磁通的电流正方向也符合右手螺旋定理。
各个电压变量的正方向是由高电平指向低电平，各个电动势正方向则由低电平指向高电平。
4-4 变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的10%，变压器空载电流∙0I可以分为两个分量：建立主磁通∙mφ所需要的励磁电流∙μI 和由磁通交变造成铁损耗从而使铁芯发热的铁耗电流∙FeI 。
供配电系统教材课后1-4章习题解答
第1章习题参考答案1-1 解释下列名词概念（1）电力系统：将一些发电厂、变电站（所）和电力用户由各级电压的电力线路联系起来组成发电、输电、变电、配电和用电的整体，即为电力系统（2）电力网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或简称电网（3）电压偏差：电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示（4）电力系统中性点运行方式：电力系统中作为供电电源的发电机和变压器的中性点接地方式1-2 填空题*（1）区域电网电压一般在220kV及以上；地方电网最高电压一般不超过110kV；（2）通常电力网电压高低的划分：低压1000V及以下、中压1kV～10kV或35kV、高压35kV～110kV 或220kV、超高压220kV或330kV及以上、特高压1000kV及以上。
（3）中性点不接地的电力系统发生单相金属性接地故障时，中性点对地电压为相电压，非故障相对地电压升高为线电压；（4）用户高压配电电压，从经济技术指标看，最好采用10 kV，发展趋势是20 kV；（5）我国中、小电力系统运行时，规定允许频率偏差±；（6）升压变压器高压侧的主分接头电压为121kV，若选择－%的分接头，则该分接头电压为。
1-3 单项选择题（1）电能生产、输送、分配及使用全过程（B）A．不同时间实现B．同一瞬间实现'C．按生产—输送—分配—使用顺序实现 D．以上都不对（2）中性点不接地系统发行单相接地短路时，流过接地点的电流性质（A）A．电容电流B．电感电流C．电阻电流D．由系统阻抗性质决定（3）一级负荷的供电电源（C）由两个电源供电。
A．宜B．可C．应D．不应（4）对于一级负荷中特别重要的负荷(D)A．可由两路电源供电B．可不由两路电源供电C．必须由两路电源供电D．除由两个电源供电外，尚应增设应急电源（5）一类高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志等消防用电，应按(A)要求供电。
电机与拖动基础课后习题答案(部分)
第一章作业解答参考1—8．解：)(630230101453A U P I N N N =⨯==)(1619.0145KW P P NN===ηλ 1—20．解：（1）U V n a pN E a <=⨯⨯⨯⨯==)(186150001.0160372260φ 是电动机状态。
∴（2）)(46.163208.0186220A R E U I a a a =-=-=)(63.19315002604.30)(4.3046.163186m N P T KW I E P M a a M ⋅=⨯⨯⨯=Ω==⨯==π （3）)(6.5208.046.16322KW R I p a a cua =⨯==)(79.292403624.30)(366.54.3021KW p p P P KW p P P Fa M cua M =--=--==+=+=Ω%823679.2912===P P η 1—23．解：（1）)(112.54300014.326010172603m N n P P T N N N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=π%2.82942201017)(812.557.1112.54)(7.1344014.32608.2)316.08.2220(26030'00000=⨯⨯==⋅=+=+=⋅=⨯⨯⨯⨯⨯-=⨯=Ω=N N N N N a a M I U P m N T T T m N n I E P T ηπ（2）N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响， 恒定。
0'0Φ-=e a a N C R I U n ， 0636,03440316.08.22200=⨯-=Φe C)min (34590636.022000r C U n e N ==Φ=（3） Φ=Φe M C C 55.9)min (27860636.0)15.0316.0(89.91220)()(89.910636.055.9812.55r C R R I U n I T T A C T I e a a N a Z M a =+⨯-=Φ+-=→==⨯=Φ=Ω不变不变，第二章 习题解答参考2—6．解：（1）T T T n C C R R C U n Nm e a N e N 64.1115819.055.94.006.01158202-=⨯+-='-=Φ+-Φ=Ωβ （2）T T T n C C R C U n N m e a N e 21.057921.019.011002-=-=-'=Φ-Φ=β （3）T T T n C C R C U n m e a e N 35.0146717.006.015.022002-=-=''-''=Φ-Φ=β 19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.0 15.019.08.0=⨯=Φ∴e C2N m e C C Φ=()255.9N e C Φ=219.055.9⨯=0.28 2Φm e C C =17.028.08.02=⨯2—16．解：（1）[]V R I U E a N N a 20425.064220=⨯-=-=[]A R R E U I Z a a N a 84.67625.0204220max -=+--=---=29.0700204==-=ΦN a N N N e n R I U C 76.229.055.955.9=⨯=Φ=ΦN e N m C C[]m N I C T anax N m ⋅-=-⨯=Φ=23.187)84.67(76.2max停机时 n=0 0=Φ=n C E N e a[]A R R U I Z a N a 2.35625.0220-=+-=+-=[]m N I C T a N m ⋅-=-⨯=Φ=15.97)2.35(76.2此时反抗性负载 []m N I C T N N m Z⋅-=⨯-=Φ-='64.1766476.2 由于 T T Z>' 故系统不会反向起动。
第4章电力变压器(答案)
第4章电力变压器答案1.变压器如何分类？答：电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。
电力变压器按容量系列分，有R8系列和R10系列两大类。
电力变压器按相数分，有三相变压器和单相变压器。
2.变压器的主要组成部分有哪些？各有何作用。
答：变压器的主要结构包括器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置和变压器油。
器身又称心体，是变压器最重要的部件，其中包括铁心、绕组、绝缘、引线、分接开关等部件。
铁心是变压器的磁路部分，绕组是变压器的电路部分，变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。
变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。
变压器的冷却装置是将变压器在运行中产生的热量散发出去。
变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱外的绝缘装置，它起到引线对地（外壳）绝缘和固定引线的作用。
储油柜的作用保证变压器油箱内充满油，减少了油与空气的接触面积，适应绝缘油在温度升高或降低时体积的变化，防止绝缘油的受潮和氧化。
吸湿器的作用是清除和干燥进入储油柜空气的杂质和潮气，呼吸器通过一根联管引入储油柜内高于油面的位置。
净油器是用来改善运行中绝缘油的性能，防止绝缘油继续老化的装置。
防爆管是变压器的安全装置，作为变压器内部故障时的过压力保护，安装在变压器的油箱盖上，规定800kVA以上的变压器必须装设。
气体继电器作为变压器内部故障的主保护。
当变压器内部发生故障产生气体或油箱漏油使油面降低时，气体继电器动作，发出信号，若事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。
变压器的温度计直接监视着变压器的上层油温。
油位计用来监视变压器油箱油位变化的装置。
分接开关用以改变线圈匝数，从而改变变压器的变压比，进行电压调整。
3.变压器的铁心为何必须接地？是否允许变压器的铁心多点接地，为什么？答：变压器在运行中，必须将铁心及各金属零部件可靠地接地，与油箱同处于地电位。
铁心及固定铁心的金属结构、零部件均处在强电场中，在电场作用下，它们具有较高的对地电位。
电力电子技术课后习题答案(第2—5章)
第2章 整流电路2. 2图2-8为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明:晶闸管承受的最大反向电压为22U 2;当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时一样。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT2为例。
当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U 2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α一样时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。
对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。
可见，两者的输出电压一样，加到同样的负载上时，那么输出电流也一样。
2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=︒30时，要求：①作出U d 、I d 、和I 2的波形；②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①Ud 、Id、和I2的波形如以下图：②输出平均电压Ud 、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为：Ud =0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97〔V〕Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2=1002=141.4(V) -考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2~3)×141.4=283~424(V)详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。
第四章 工厂变配电所及其一次系统习题及答案
第四章工厂变配电所及其一次系统习题及答案4-1 某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因数经补偿后达到0.92。
该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为0.2s。
该厂高压配电所6kV母线上的IK（3）=20kA。
试选择该高压断路器的规格。
解：应选SN10-10II/1000-500型高压少油断路器。
4-2 某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780k V·A,其中一、二级负荷有460k V·A。
试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。
已知当地的年平均气温为+25℃。
解：初步选两台S9-630/10型电力变压器。
如选两台S9-500/10型，则在一台运行时，考虑当地年平均温度较高，又是室内运行，因此一台运行的容量实际只有500k V·A*（0.92-0.05）=435k V·A<460k V·A 不满足一、二级负荷要求，因此不合适。
4-3 某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。
现负荷发展，计算负荷达1300k V·A。
问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？过负荷多少？已知两台变压器均为YynO联结。
解：ST315=340k V·A ST1000=960k V·A(340-315)/315=7.9%将使S9-315/10型变压器过负荷7.9%。
4-4 习题4-1所示6kV进线上装设有两个LQJ-10型电流互感器（A, C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，接线如图7-6所示，其中电流表PA（1T1-A型）消耗功率3V·A,有功电能表PJ1(DS2型）和无功电能表PJ2（DX2型）的每一电流线圈消耗功率0.7V·A;其3级的二次绕组接GL-15型电流继电器，其接线如图6-25所示，其线圈消耗功率15V·A。
电力系统暂态分析(第四章习题答案)
za + zb + zc Z2 Z1
Z1 za + zb + zc
Z2
Z2 Z1 za + zb + zc
其中: Z1 = za + a2zb + azc; Z2 = za + azb + a2zc
1) 当 za = zb = zc 时 ， 非 对 角 元 素 Z1 = za 1 + a2 +
a = Z2 = 0，则三序分量可以解藕。
33 13 (6 + 6 ) − j(6 + 6 )
=
33
13
6 − 6 + j(− 6 + 6 )
1 j3
②各序分量解藕单独作用分别求解序电流
正序电流：
I1
=
E1 j2
=
(−
1 12
−
3 12)
−
3 j(12
+
3 12)
负序电流：
I2
=
E2 j2
=
(−
1 12
+
3 12)
−
3 j(12
−
3 12)
零序电压标幺值：
10
U(0) = 220/
= 0.0797 3
按等值电路可求得各側电流：
0.0787 I1 = −0.12＋(−0.014)//0.244） = 0.748
0.244 I2 = I1 × （ − 0.014 + 0.244） = 0.794
I3 = I1 − I2 = −0.0455 电流有名值：
障时的正序、负序、零序等效电路； 解：正序： 负序：
零序：
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第四章 变压器 习题参考答案
4.1 有一单相照明变压器，容量为10KVA ，电压3300/220V 。
今欲在副绕组接上60W 、220V 的白炽灯，如果要变压器在额定情况下运行，这种白炽灯可接多少个？并求原、副绕组的额定电流。
解：∵P 灯=60W ，cos φ=1
∴6.16660
11010cos 3=⨯⨯=≤
P S n 灯
φ个
所以可接166个白炽灯。
∵每个灯的额定电流27.0220
60
==
I 灯(A) ∴变压器副边电流5.4527.01661662=⨯=⨯=I I 灯(A) 03.38.443300
220
330022021=⨯=⨯=
I I (A) 4.2 三相变压器的铭牌数据如下：S N ＝180KVA ，U 1N ＝400V ，f ＝50hz ，联接Y/Y 0。
已知每匝
线圈感应电动势为5.133V ，铁心截面积为160cm 2。
试求：（1）原、副绕组每相匝数；（2）变压比；（3）原、副绕组的额定电流；（4）铁心中感应强度B m 。
解：此题因教材没有三相变压器的内容，故不作要求。
解略。
（参考答案：（1）N 1=1126，N 2=45；（2）K =25；（3）I 1N =10.4A ，I 2N =260A ；（4）1.45T ） 4.3 在图4.1.5中，将R L ＝8Ω的扬声器接在输出变压器的副绕组，已知N 1＝300，N 2＝100，信号源电动势E ＝6V ，内阻R S1＝100Ω，试求信号源输出的功率。
解：变压器的变比为 3100
30021===
N N K u 变压器原边等效阻抗为 728322
=⨯=='L u L R K Z （Ω）
信号源输出的电流为 0349.0721006
11=+='+=
L
S Z R E I （A ） 信号源输出的功率为 087.0720349.0221=⨯='=L O Z I P （W ）
4.4 在图4.1中，输出变压器的副绕组有中间抽头，以便接8Ω或3.5Ω的扬声器，两者都能达到阻抗匹配。
试求副绕组两部分的匝数之比 。
解：对8Ω的扬声器，折合到原边的阻抗()
82
3
21
1⨯+=
N N N Z （Ω）
对3.5Ω的扬声器，折合到原边的阻抗5.33
1
2
2
⨯=⎪⎭
⎫ ⎝⎛N N Z （Ω）
因为8Ω和3.5Ω的扬声器都能达到阻抗匹配
∴Z Z 21= 即
()()
5.32823
1
3
21
⨯=⨯+N N N N N
∴
29.13
2
=N N 4.5 图4.2所示的变压器原，边有两个额定电压为110V 的绕组。
副绕组的电压为6.3V 。
（1）若电源电压是220V ，原绕组的四个接线端应如何正确联接，才能接入220V 的电源上？
（2）若电源电压是110V ，原边绕组要求并联使用，这两个绕组应当如何联接？
图4.1 习题4.4的图 图4.2 习题4.5的图
（3）在上述两种情况下，原边每个绕组中的额定电流有无不同，副边电压是否有改变。
答：（1）若电源电压是220V ，原绕组的四个接线端应串联联接，即将2和3短接，1
和4接220V 电源。
（2）若电源电压是110V ，原边绕组要求并联使用，则应将1和3短接，2和4短接，并将短接后的两端接110V 电源。
（3）在上述两种情况下，原边每个绕组中的额定电流不变，而副边输出电压也不
会改变。
4.6 图4.3所示是一电源变压器，原绕组有550匝，接在220V 电压。
副绕组有两个：一个电压36V ，负载36W ；一个电压12V ，负载24W 。
两个都是纯电阻负载时。
求原边电流I 1和两个副绕组的匝数。
图4.03 习题4.6的图
解：∵60243621=+=+=P P P （W ）
∴27.0220
602201===
P I （A ）
∵
N 1
550
36220=
∴9055022036
1=⨯=
N （匝） 同理 30550220
12
2=⨯=N （匝） 4.7 当闭合S 时（图4.4），画出两回路中电流的实际方向。
解：当闭合S 时，变压器原边电流增加，其方向是从上到下，原边电动势极性为上正下负，根据变压器线圈的同铭端，会付线圈的电动势为下正上负，则付边线圈中的电流也是从上到下，而毫安表中的电流应从下到上。
图4.04 习题4.7的图 图4.05 习题4.8的图
4.8 图4.5是一个有三个副绕组的电源变压器，试根据图中各副绕组所标输出电压，通过不同的连接方式，你能得出多少种输出电压？
答：通过不同的连接方式可组成12个输出电压。
三个线圈可输出三个电压（1V 、3V 、9V ）。
三个线圈串联可输出4个电压（13V 、12V 、7V 、5V ），任意两线圈串联又可组成六个电压（4V 、2V 、12V 、6V 、10V 、8V ）。