第6章 磁路与变压器A
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-=, dtd Ne 022φ-=, 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 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。
《电工电子技术》——磁路与变压器
已制成的变压器、互感器等，通常都无法从外观上看出 绕组的绕向，如果使用时需要知道它的同名端，可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的，这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合，又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器，将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 （1）变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时，副边端电压U2随负载电流I2变化的规律，称为变压器 的外特性。 从图中可看出，负载性质和功率因数不同时，从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N)，变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。，我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(％)规定为：当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上，副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值，即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征）， 不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值，以 安或千安为单位，变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。
磁路与变压器
磁路与变压器磁路与变压器⼀、选择题：1、⼀台Y，d11连接的三相变压器，额定容量S N＝630kVA，额定电压U N1／U N2 ＝10／0.4kV，⼆次侧的额定电流是：（正确答案是:C）A、 21AB、 36.4AC、 525AD 、909A2、变压器的额定容量是指：（正确答案是:C）A、⼀、⼆次侧容量之和B、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的有功功率C、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率D ⼀、⼆次侧容量之和的平均值3、变压器铁芯中的主磁通Φ按正弦规律变化，绕组中的感应电动势：（正确答案是:C）A、正弦变化、相位⼀致B、正弦变化、相位相反C、正弦变化、相位滞后900D 正弦变化、相位与规定的正⽅向⽆关4、⼀台变压器，当铁芯中的饱和程度增加时，励磁电抗Xm：（正确答案是:B）A、不变B、变⼩C、变⼤D 都有可能5、⼀台原设计为50Hz的电⼒变压器，运⾏在60Hz的电⽹上，若额定电压值不变，则空载电流：（正确答案是:A）A、减⼩B、增⼤C、不变D 减⼩或增⼤6、变压器在( )时，效率最⾼。
：（正确答案是:A）A、额定负载下运⾏B、空载运⾏C、轻载运⾏D 超过额定负载下运⾏7、额定电压为10／0.4kV的配电变压器，连接组别⼀般采⽤( )接线⽅式。
：（正确答案是:C）A、 Y，y0B、 D，y11C、 Y，yn0D Y，d118、多台变压器在并联运⾏时：（正确答案是:D）A、容量较⼤的变压器⾸先满载B、容量较⼩的变压器⾸先满载C、短路阻抗百分数⼤的变压器⾸先满载D 短路阻抗百分数⼩的变压器⾸先满载9、⼀台双绕组变压器改接成⾃耦变压器，变⽐之间的关系可表⽰为：（正确答案是:A）A、 Ka＝1＋KB、 Ka＝K－1C、 K＝Ka＋1D K＝Ka10、⾃耦变压器的变⽐Ka⼀般：（正确答案是:B）A、≥2B、≤2C、≥10D ≤1011、变⽐k=2的变压器，空载损耗250W(从低压侧测得)，短路损耗1000W(从⾼压侧测得)，则变压器效率最⼤时，负载系数βm=( )：（正确答案是:C ）A、 1B、 2C、 0.5D 0.2512、若将变压器⼀次侧接到电压⼤⼩与铭牌相同的直流电源上，变压器的电流⽐额定电流( )：A、⼩⼀些B、不变C、⼤⼀些D ⼤⼏⼗倍甚⾄上百倍13、欲使变压器的ΔU=0，那么负载性质应为( )：（正确答案是:D）A、电阻电感性负载B、纯电阻负载C、纯感性负载D 电阻电容性负载14、对于三相⼼式变压器，如右图所⽰，其空载电流( )：（正确答案是:C）A、 Iou < IovB、 Iou = IovC、 Iou > IovD Iou > Iov > Iow15、⼀台变⽐K=3的三相变压器，在低压侧加额定电压，测出空载功率P0=3000W，若在⾼压侧加额定电压，测得功率为( )。
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料
0
H 0H
B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极
为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
磁路与变压器练习题
磁路与变压器练习题一、填空题1.线圈产生感应电动势的大小正比于通过线圈的。
2.磁路的磁通等于__ ___与___ __之比，这就是磁路的欧姆定律。
3.变压器是由和组成的。
4.变压器有、和的作用。
5.变压器的铁心既是，又是，它由和组成。
6.变压器空载运行时，其较小，所以空载时的损耗近似等于。
7.变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越，励磁电流越。
8.变压器的原副边虽然没有直接电的联系，但当负载增加，副边电流就会增加，原边电流_____。
9.变压器的原副边虽然没有直接电的联系，但当负载减少，副边电流就会减小，原边电流_____。
10.变压器在电力系统中主要作用是，以利于功率的传输。
二、选择题1.变压器的基本工作原理是。
(Ａ)电磁感应 (Ｂ)电流的磁效应 (Ｃ)能量平衡 (Ｄ)电流的热效应2.有一空载变压器原边额定电压为380Ｖ。
并测得原绕组Ｒ＝10Ω，试问原边电流应为_____。
(Ａ)大于38A (Ｂ)等于38A (Ｃ)大大低于38A3.某单相变压器额定电压380/220Ｖ，额定频率为50ＨZ。
如将低压边接到380Ｖ交流电源上，将出现___。
(Ａ)主磁通增加，空载电流减小 (Ｂ)主磁通增加，空载电流增加。
(Ｃ)主磁通减小，空载电流减小。
4.某单相变压器额定电压380/220Ｖ，额定频率为50ＨZ。
如电源为额定电压，但频率比额定值高２０％，将出现_____。
(Ａ)主磁通和励磁电流均增加。
(Ｂ)主磁通和励磁电流均减小。
(Ｃ)主磁通增加，而励磁电流减小。
5.如将380/220V的单相变压器原边接于380Ｖ直流电源上，将出现_______.(Ａ)原边电流为零。
(Ｂ) 副边电压为220Ｖ。
(Ｃ)原边电流很大, 副边电压为零。
6.当电源电压的有效值和电源频率不变时，变压器负载运行和空载运行时的主磁通是______。
(Ａ)完全相同 (Ｂ)基本不变 (Ｃ)负载运行比空载时大 (Ｄ)空载运行比负载时大7.变压器在负载运行时，原边与副边在电路上没有直接联系，但原边电流能随副边电流的增减而成比例的增减，这是由于______。
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第6章 磁路与铁心线圈电路一、选择题1．一空载变压器，其原端电阻为22Ω，当原边加上额定电压220V时，原绕组中电流为（）。
[北京工业大学研]A．10AB．大于10AC．小于10A【答案】C【解析】因为变压器原边不仅有电阻特性还有电感特性，所以原绕组的电流可表示为I＜＝10A。
I=UR2．某变压器的变比为10，已知原绕组电流10毫安，则副绕组电流为（）。
[西南大学研]A．1毫安B．100毫安C．1安【答案】B【解析】由，此题中K＝10，因此，I2＝100mA。
11221I NI N K==3．交流铁心线圈的铁心用相互绝缘的硅钢片叠成，而不是用整块硅钢，其目的是（）。
[武汉理工大学研]A．增加磁通B．减小磁滞损耗C．减小线圈铜损D．减小涡流损耗解析：采用相互绝缘的硅钢片叠成其目的就是为了减小涡流损耗。
【答案】D4．某单相变压器变比为220V/110V，容量为300V·A，问下列哪种规格的电灯能接在变压器的副边电路中使用。
（）[江苏大学研]A．220V，300WB．36V，60WC．110V，100WD．110V，500W【答案】C【解析】因为是白炽灯，所以变压器所有的容量都提供给有功功率。
B中灯额定电压太低，接上110V的电压会把灯泡烧坏。
D中灯500W，功率太大，超出了变压器的容量。
A中灯接在110V的电压上，功率只有300/4＝75W。
二、填空题1．二次绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的______。
[北京科技大学研]【答案】容量【解析】变压器的容量是用视在功率来表示的，S＝UI，因此此空应该填容量。
2．磁性材料的磁性能为______、______和______。
[武汉理工大学研]【答案】磁饱和性；磁滞性；高导磁性3．交流铁心线圈中的损耗分为______，其中______为可变损耗。
[武汉理工大学研]【答案】铁捌和铜损；铜损【解析】铁捌和铜损，其中铜损为可变损耗，它与线圈电流的大小有关系。
电机学复习题
《电机学》复习题一、磁路与变压器1、变压器就是利用___________ 原理来升高或降低电压的一种静止的电能转换器。
2、_____ 是所有变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器。
（A）电力变压器；（B）整流变压器；（C）电炉变压器；（D ）高压试验变压器3、变压器铁芯多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，可增大激磁电流。
（）4、为了绝缘方便，变压器低压绕组紧靠铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面。
（）5、在三相变压器中，额定电压都是指线电压。
（）6、在三相变压器中，额定电流都是指相电流。
（）7、三相变压器其铭牌数据S N =5000kVA，U IN /U2N =66/10.5 kV，一次侧为Y接法，二次侧为△接法，则二次侧的额定电流为_____________ 。
（A）375A ；（B）297.4A ；（C）43.74A ；（D）274.93A。
&三相变压器其铭牌数据S N =50kVA，U IN /U2N =10000/400 V，一次侧、二次侧都为Y接法，则一次侧的额定电流为___________ 。
（A） 4.89A ；（B） 2.89A ；（C）42.17A ；（D）72.17A。
9、变压器从一次侧到二次侧的能量传递过程是依靠___________ 的媒介而实现的。
10、变压器在铁芯饱和时，为了得到正弦变化的磁通，磁化电流中的高次谐波分量，尤其是_________ 是必需的。
11、变压器在铁芯饱和时，如果磁化电流为纯粹的正弦波，则磁通便为一正弦波。
（）12、变压器在感性负载时，二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。
（）13、变压器在容性负载时，二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。
（）14、变压器空载试验可以测定变压器的变压比、空载电流、空载损耗以及15、为了安全，变压器的空载试验一般都在低压侧进行。
（）16、为了测量方便，变压器负载试验时一般都是把低压侧接电源，而令高压侧短路。
电工基础 第6章 课后习题
答案: 正确 7 变压器在带负载运行时，当二次侧电流变化时，一次侧电流也相应变化。
答案: 正确 8 一台220／1 10伏的变压器可用来把440伏的电压降低为220伏。
答案: 错误 9 三相变压器的额定电流是指线电流。
答案: 正确 10 变压器油箱上的出线端，其中一排导线截面较小的为高压侧出线端。
B: 高压侧额定电压是110干伏
C: 高压侧额定电压是110伏
D: 低压侧额定电压是110千伏
答案: B
16
变压器的空载运行是一次侧与电源连接，二次侧____。
A: 短路
B: 接负载
C: 开路
D: 答案:
17
B 变压器短路时的损耗基本上是 。
A: 铁耗
B: 铜耗
C: 铁耗与铜耗
D: 附加损耗
答案: B
A: WI=W2
B: WI>W2
C: Wl< W2
D: 答案:
14
B 某升压变压器的原边电流为I．，付边电流为I2，其关系是 。
A: 11>12
B: 11=12
C: Ii<12
D: 答案:
15
A 型号为SFP-63000／1 10的电力变压器中，数字“110”表示__—。
A: 变压器的容量是110千伏安
B: 25转／分
C: 1500转／分
D: 答案:
25
B 某磁极对数P=4的三相异步电动机，其同步转速为—__。
A: 3000转／分
B: 1500转／分
C: 750转／分
D: 2880转／分
答案: C
26
某磁极对数P=2的三相异步电动机，其转速为1475转／分，则旋转磁场切割转子的速度为
磁路与变压器
B
0 ， r 1
B = 0 H
( )
( I )
（2） 磁性物质
磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。
在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。
安培环路定律（全电流定律）
I
H
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
在均匀磁场中 Hl = IN
例: 环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算 线圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线，以 其 方向作为回线的围绕方向，则有：
S
x
Hx
I
N匝
线圈匝数与电流的乘积NI ，称为磁通势， 用字母 F 表示，则有 F = NI 磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
02
磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；
03
在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0 时， 不为零；
04
4.磁路分析的特点
5.磁路的分析计算
主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
B-H 磁化曲线的特征： Oa段：B 与H几乎成正比地增加； ab段： B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。
O
H
B
B0
BJ
B
•
a
•
b
有磁性物质存在时，B 与 H不成 正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。
磁路与铁心线圈电路(18)
磁性材料的磁性能
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
1、高导磁性
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，可达 102-105数量级。使其具有被强烈磁化的特性。
2、磁饱和性
当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时， 磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场 的方向一致，磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱 和值。
32
U RI jXσ I ( E )
设主磁通 msin t, 则
e
N
d
dt
N
d dt
(msin t)
N mcos t
2πfNmsin(t 90) Emsin( t 90)
有效值
E
Em 2
2
fN m
2
4.44
fN m
由于线圈电阻 R 和感抗X（或漏磁通）较小，
其电压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略，
用一个不含铁心的交流电路来等效替代铁心线 圈交流电路。
等效条件：在同样电压作用下，功率、电流及各量 之间的相位关系保持不变。
先将实际铁心线圈的线圈电阻R、漏磁感抗X分 出，得到用理想铁心线圈表示的电路；
线圈电阻
漏磁感抗
i
i R X
+ –e
u –
e+–+
+ + uR– + u – +
u
u e
–
在无分支的均匀磁路（磁 路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈，安培环路定律可 写成：
I
I2
I3
H
x Hx
7
Hdl Hxlx Hx 2 x I NI
Hx
NI lx