電機(jī)學(xué)牛維揚(yáng)第二版專升本必用,課后答案加詳細(xì)解答

1、1第一部分第一部分變壓器變壓器電力變壓器的作用：一是變換電壓等級變換電壓等級（簡稱變壓變壓），以利于電能的高效傳輸和安全使用，這是變壓器的基本作用；二是控制電壓大小控制電壓大小（俗稱調(diào)壓調(diào)壓），以保證電能質(zhì)量，這是電力變壓器要滿足的特殊功能。第一章習(xí)題解答（第一章習(xí)題解答（Page14）11變壓器是依據(jù)什么原理工作的？變壓原理是什么？變壓器是依據(jù)什么原理工作的？變壓原理是什么？【解】變壓器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。變壓原理如下：當(dāng)外加交

2、流電壓u1時(shí)，一次側(cè)電流i1將在鐵心中建立主磁通Φ，它將在一、二次側(cè)繞組中感應(yīng)出主電動勢和，于是二次側(cè)繞組便有了電壓u2，負(fù)載時(shí)它流過電流i2，由于11deNdt???22deNdt???工作時(shí)，，因此，當(dāng)一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)N1、N2不相等時(shí)，則可獲得與一次側(cè)數(shù)值22ue?11ue?不同的二次側(cè)電壓，此即變壓原理。本題知識點(diǎn)是變壓器的工作原理。它還涉及下列術(shù)語。變壓器的變比。時(shí)稱為降壓變壓器，時(shí)稱為升壓變壓器。111222eNuKeN

3、u???1K?1K?接電源的繞組稱為一次側(cè)繞組，它吸收電功率u1i1；接負(fù)載的繞組稱為二次側(cè)繞組，它輸出電功率u2i2；電壓等級高或匝數(shù)多或電流小或電阻大或出線套管高而且間距的繞組稱為高壓繞組；反之就稱為低壓繞組。注意！！高、低壓繞組和一、二次繞組是不同的概念，不可混淆。14鐵心在變壓器中起什么作用？為什么要用兩面涂漆的硅鋼片疊成？疊片間存在氣隙有何影響？鐵心在變壓器中起什么作用？為什么要用兩面涂漆的硅鋼片疊成？疊片間存在氣隙有何影響？

4、【解】鐵心的作用是傳導(dǎo)變壓器的工作主磁通，同時(shí)兼作器身的結(jié)構(gòu)支撐。鐵心疊片的目的是減小交變磁通其中引起的鐵耗。疊片間存在氣隙時(shí)，主磁路的導(dǎo)磁性能將降低，使激磁電流增大。15變壓器油有什么作用？變壓器油有什么作用？【解】變壓器油的作用有兩個(gè)：一是加強(qiáng)繞組絕緣；二是冷卻。16變壓器的額定值有哪些？一臺單相變壓器額定電壓為變壓器的額定值有哪些？一臺單相變壓器額定電壓為220110，額定頻率為，額定頻率為50Hz，表示什么意，表示什么意思？若此

5、變壓器的額定電流為思？若此變壓器的額定電流為4.559.1A，問在什么情況下稱為變壓器處于額定運(yùn)行狀態(tài)？，問在什么情況下稱為變壓器處于額定運(yùn)行狀態(tài)？【解】①額定值有：額定容量SN，VA或kVA；額定電壓U1N和U2N，V或kV，三相指線電壓；額定電流I1N和I2N，A或kA，三相指線電流；額定頻率fN等。②額定電壓220110表示U1N=220V，U2N=110V；50Hz表示我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工業(yè)頻率。③U1=220V、I1=4.55A、

6、I2=9.1A、f=50Hz時(shí)為額定狀態(tài)。17一臺單相變壓器，一次側(cè)加額定電壓，測得二次側(cè)的空載電壓一臺單相變壓器，一次側(cè)加額定電壓，測得二次側(cè)的空載電壓11kV，若接上負(fù)載后測得二次側(cè)，若接上負(fù)載后測得二次側(cè)電壓電壓10.5kV，則二次側(cè)額定電壓為多少？，則二次側(cè)額定電壓為多少？【解】二次側(cè)額定電壓為11kV。18有一臺單相變壓器的額定數(shù)據(jù)為有一臺單相變壓器的額定數(shù)據(jù)為SN=500kVA，U1NU2N=3511kV，試求變壓器的額定電

7、流。，試求變壓器的額定電流。3影響不同。主磁通幅值幾乎不隨負(fù)載變化，而漏磁通幅值隨負(fù)載增加而增大。在變壓器等效電路中，第一個(gè)區(qū)別用電抗大小來表示，主磁通對應(yīng)的激磁電抗xm數(shù)值大，漏磁通Φ1σ、Φ2σ對應(yīng)的一、二次漏抗x1σ、x2σ數(shù)值較小；第二個(gè)區(qū)別用電抗位置來表示，x1σ、x2σ分別處在一次繞組回路和二次繞組回路中，xm則處在一、二次繞組的公共回路中；第三個(gè)區(qū)別表現(xiàn)在電動勢大?。▓D中實(shí)際為電抗電壓）是否受負(fù)載影響，其中，由于I0基本不

8、隨負(fù)載變，故電抗壓降E1≈I0xm也就不變；I1和I2隨負(fù)載增大而增大，故電抗壓降E1σ=I1x1σ和E2σ=I2x2σ就隨之增大。22某臺單相變壓器，某臺單相變壓器，220110V，若錯(cuò)把二次側(cè)（，若錯(cuò)把二次側(cè)（110V側(cè)）當(dāng)成一次側(cè)接到側(cè)）當(dāng)成一次側(cè)接到220V交流電源上，主交流電源上，主磁通和激磁電流將如何變化？若將直流電源磁通和激磁電流將如何變化？若將直流電源220V接在一次側(cè)，會出現(xiàn)什么問題？接在一次側(cè)，會出現(xiàn)什么問題？典型分

9、析過程如下：⑴首先用式分析鐵心中主磁通Φm變化情況?？梢?，影響Φm大小的因素有m111fN44.4EU???一次繞組匝數(shù)N1、電源的電壓U1和頻率f。其中，頻率f還影響鐵耗，k為常數(shù)。3.12mFefkBp?⑵再用式分析磁密Bm變化情況。Bm受Φm和鐵心截面積A影響，并影響pFe。ABmm??⑶然后用式和變壓器空載特性（也稱磁化曲線）分析磁路中磁場強(qiáng)度Hm和導(dǎo)磁率μmmHB??變化情況。三者關(guān)系為：若Bm增大，則Hm增大而μ減??；若Bm

10、減小(↓)，則Hm減小而μ增大(↑)。⑷最后依據(jù)磁路計(jì)算式確定激磁電流I0m的變化情況。lmm01mHINF??⑸以上結(jié)論還可用于分析鐵耗、繞組銅耗pCu、激磁電阻rm和激磁電抗xm等量的變化情況?！窘狻垮e(cuò)把二次側(cè)當(dāng)成一次側(cè)，相當(dāng)于把一次電壓U1提高一倍，故主磁通和激磁電流都增大。分析過程為：U1↑(1倍)→Φm↑(1倍)→Bm↑(1倍)→Hm↑(1倍以上)、μ↓→I0m↑(數(shù)倍)。若將一次側(cè)接220V直流電源，則將導(dǎo)致一次繞組電流極大

11、而燒壞、二次側(cè)沒有電壓。理由如下：在直流穩(wěn)態(tài)情況下，一次電流I1和鐵心磁通Φ都是常數(shù)，于是繞組的主電動勢、和一次漏1E2E電動勢都等于0，電源電壓U1全部加在數(shù)值很小的一次繞組電阻r1上，即，所以，I1將?1E111rIU?顯著增大而有燒壞一次繞組的危險(xiǎn)，二次繞組中就不可能出現(xiàn)電流I2和電壓U2。23變壓器變比可變壓器變比可K使用使用、、三式，它們有何不同？哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？三式，它們有何不同？哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？21NNK?N2N1UUK?

12、N1N2IIK?【解】①是變比定義式，是準(zhǔn)確的。②是變比近似式，它是在忽略繞組漏阻抗2121EENNK??21UUK?電壓I1z1和I2z2條件下由變比定義式推得的。依據(jù)電壓方程和，并考慮1111zIEU??????2222zIEU?????相量合成、及I1z1和I2z2本身很小這兩種因素，則、，于是1111E|E||U|U??????2222E|E||U|U??????就得到了這個(gè)近似式。可見，用它求得的K值通常偏大，且誤差隨負(fù)載加重

13、而略有增大。由于U1正常為額定值U1N，因此是空載（即U20=U2N）時(shí)的變比近似計(jì)算式，其精度較高。③N2N1UUK?12IIK?也是一個(gè)變比近似式，它是在忽略激磁電流I0條件下得到的。依據(jù)磁動勢方程，若012211INININ?????，則，這樣就可推得該式，顯然由它算得的K值通常偏小。由于額0I0??22221111IN|IN|IN|IN|??????定負(fù)載（也稱滿載，即I2=I2N）時(shí)I1=I1N，故題目給出的是該種負(fù)載情況下的