磁路与变压器习题课-潘红广.ppt
第第1章章 磁路磁路电机学习题课电机学习题课潘红广2011.111电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery1-2 1-2 磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？l磁路的基本定律磁路的基本定律有有：磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律和：磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律。l当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑：当铁当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑：当铁心不饱和时，可以采用叠加原理心不饱和时，可以采用叠加原理;当铁心饱和时，因为磁路是非线当铁心饱和时，因为磁路是非线性的，存在饱和现象性的，存在饱和现象,磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变化的，磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变化的，H和和B呈非线性关系，故不能采用叠加原理。呈非线性关系，故不能采用叠加原理。2电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery1-4 1-4 1-4 1-4 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们各与哪些因素有关？它们各与哪些因素有关？它们各与哪些因素有关？它们各与哪些因素有关？磁滞损耗 是由于B交变时，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值Bm的次方成正比。涡流损耗 是由于通过铁心的磁通发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的的平方和Bm的平方成正比。铁心损耗 磁滞损耗和涡流损耗加在一起称为铁心损耗（简称铁耗）。其大小与铁心材料的性质有关，并与交变频率f的1.3次方、磁路最大磁密Bm的平方以及铁心重量G成正比。3电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery1-8 1-8 1-8 1-8 如图所示铁心线圈，线圈如图所示铁心线圈，线圈如图所示铁心线圈，线圈如图所示铁心线圈，线圈A A A A为为为为100100100100匝，通入电流匝，通入电流匝，通入电流匝，通入电流1.5A1.5A1.5A1.5A，线，线，线，线圈圈圈圈B B B B为为为为50505050匝，通入电流匝，通入电流匝，通入电流匝，通入电流1.0A1.0A1.0A1.0A，铁心截面积均匀，求，铁心截面积均匀，求，铁心截面积均匀，求，铁心截面积均匀，求PQPQPQPQ两点间两点间两点间两点间的磁位降。的磁位降。的磁位降。的磁位降。4电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理进行求解。进行求解。进行求解。进行求解。当当i i1 1单独作用时单独作用时5电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery当两个电流同时作用时，当两个电流同时作用时，6第第2章章 变压器变压器电机学习题课电机学习题课7电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-2 2-2 2-2 2-2 一台一台一台一台60Hz60Hz60Hz60Hz的变压器接到的变压器接到的变压器接到的变压器接到50Hz50Hz50Hz50Hz的电源上运行时，若额定电的电源上运行时，若额定电的电源上运行时，若额定电的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？Oim铁心的磁化曲线铁心的磁化曲线铁心的磁化曲线铁心的磁化曲线8电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery9电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-3 2-3 2-3 2-3 一台一台一台一台110V/200V110V/200V110V/200V110V/200V的变压器，若误接到的变压器，若误接到的变压器，若误接到的变压器，若误接到110V110V110V110V直流电源上，直流电源上，直流电源上，直流电源上，将会产生什么后果？将会产生什么后果？将会产生什么后果？将会产生什么后果？答：接上直流电源后，铁芯中只有答：接上直流电源后，铁芯中只有答：接上直流电源后，铁芯中只有答：接上直流电源后，铁芯中只有恒定磁通，所以恒定磁通，所以恒定磁通，所以恒定磁通，所以（1 1）变压器无感应电动势，激磁）变压器无感应电动势，激磁）变压器无感应电动势，激磁）变压器无感应电动势，激磁电抗和原边漏抗均为零；电抗和原边漏抗均为零；电抗和原边漏抗均为零；电抗和原边漏抗均为零；（2 2）磁通不交变，铁芯中没有铁）磁通不交变，铁芯中没有铁）磁通不交变，铁芯中没有铁）磁通不交变，铁芯中没有铁耗。所加电压全部加在耗。所加电压全部加在耗。所加电压全部加在耗。所加电压全部加在R R1 1上，上，上，上，因因因因R R1 1很小，故电流很大，可使很小，故电流很大，可使很小，故电流很大，可使很小，故电流很大，可使变压器因过热而烧坏。变压器因过热而烧坏。变压器因过热而烧坏。变压器因过热而烧坏。10电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-7 2-7 利用利用利用利用T T型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次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、功率是否均为实际值，为和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际值，为和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际值，为和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际值，为什么？什么？什么？什么？l当归算到一次侧时，算出的一次侧电压、电流为实际值，当归算到一次侧时，算出的一次侧电压、电流为实际值，二次侧电压、电流为归算值，其实际值应为二次侧电压、电流为归算值，其实际值应为 l当归算到二次侧时，算出的二次侧电压、电流为实际值，当归算到二次侧时，算出的二次侧电压、电流为实际值，一次侧电压、电流为归算值，其实际值应为一次侧电压、电流为归算值，其实际值应为 l l由于绕组归算不改变变压器的物理本质，不改变能量传递由于绕组归算不改变变压器的物理本质，不改变能量传递由于绕组归算不改变变压器的物理本质，不改变能量传递由于绕组归算不改变变压器的物理本质，不改变能量传递关系，所以算出的功率、损耗均为实际值。关系，所以算出的功率、损耗均为实际值。关系，所以算出的功率、损耗均为实际值。关系，所以算出的功率、损耗均为实际值。11电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-12 2-12 什么叫变压器的电压调整率，它与哪些因素有什么叫变压器的电压调整率，它与哪些因素有什么叫变压器的电压调整率，它与哪些因素有什么叫变压器的电压调整率，它与哪些因素有关？关？关？关？u u 是否能变成负值？是否能变成负值？是否能变成负值？是否能变成负值？定义：当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为常定义：当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为常定义：当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为常定义：当一次侧电压保持为额定，负载功率因数为常 值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值。值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值。值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值。值，从空载到负载时二次侧电压变化的百分值。电压调整率随着负载电流的增加而正比增大，此外还电压调整率随着负载电流的增加而正比增大，此外还电压调整率随着负载电流的增加而正比增大，此外还电压调整率随着负载电流的增加而正比增大，此外还与负载的性质和漏阻抗值有关。当负载为感性时，与负载的性质和漏阻抗值有关。当负载为感性时，与负载的性质和漏阻抗值有关。当负载为感性时，与负载的性质和漏阻抗值有关。当负载为感性时，角为正值，故电压调整率恒为正值，即负载时的二次角为正值，故电压调整率恒为正值，即负载时的二次角为正值，故电压调整率恒为正值，即负载时的二次角为正值，故电压调整率恒为正值，即负载时的二次电压恒比空载时低；当负载为容性时，电压恒比空载时低；当负载为容性时，电压恒比空载时低；当负载为容性时，电压恒比空载时低；当负载为容性时，为负值电为负值电为负值电为负值电压调整率可能成为负值，即负载时的二次电压可高于压调整率可能成为负值，即负载时的二次电压可高于压调整率可能成为负值，即负载时的二次电压可高于压调整率可能成为负值，即负载时的二次电压可高于空载电压。空载电压。空载电压。空载电压。12电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-13 2-13 变压器的额定效率变压器的额定效率变压器的额定效率变压器的额定效率 与最大效率与最大效率与最大效率与最大效率 是否同一，是否同一，是否同一，是否同一，什么情况下才能达到最大效率？什么情况下才能达到最大效率？什么情况下才能达到最大效率？什么情况下才能达到最大效率？效率效率效率效率 :输出功率与输入功率之比。输出功率与输入功率之比。输出功率与输入功率之比。输出功率与输入功率之比。发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗发生最大效率时，变压器的铜耗恰好等于铁耗。额定效率额定效率额定效率额定效率 :额定负载时变压器的效率。额定负载时变压器的效率。额定负载时变压器的效率。额定负载时变压器的效率。工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗工程上常用间接法来计算效率，即测出铜耗和铁耗,再计算效率。再计算效率。再计算效率。再计算效率。公式如下公式如下公式如下公式如下:13电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery14电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery15电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric MachineryU2U1I1I2ImE1=E2（2 2）用用用用T T型等效电路计算型等效电路计算型等效电路计算型等效电路计算16电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery17电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery用简化等效电路计算用简化等效电路计算用简化等效电路计算用简化等效电路计算U2U1I1I218电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery 用两种等效电路计算，结果用两种等效电路计算，结果用两种等效电路计算，结果用两种等效电路计算，结果U U、I I基本相同，稍有基本相同，稍有基本相同，稍有基本相同，稍有变化。变化。变化。变化。T型等效电路 21274.3-177.3V 54.58 142.1A简化等效电路 21271.9-177.2V53.43 143.2A计算结果比较计算结果比较计算结果比较计算结果比较19电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-20 2-20 2-20 2-20 在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心上。在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心上。在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心上。在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心上。已知已知已知已知A A、B B、C C为正相序，试判断联结组为正相序，试判断联结组为正相序，试判断联结组为正相序，试判断联结组a a和和和和b b的组号的组号的组号的组号.UAABUBCUCUABUBCUCAY,d720电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-20 2-20 2-20 2-20 判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别(b)(b)(b)(b)UAABUBCUCUABUBCUCAY,d721电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-21 2-21 变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短路试验时，电压加在高压侧所测得的路试验时，电压加在高压侧所测得的路试验时，电压加在高压侧所测得的路试验时，电压加在高压侧所测得的P P0 0 和和和和P Pk k,与电压加在低与电压加在低与电压加在低与电压加在低压侧所测得的结果是否一样？压侧所测得的结果是否一样？压侧所测得的结果是否一样？压侧所测得的结果是否一样？22电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-22 2-22 有一台有一台有一台有一台1000kVA1000kVA，10kV/6.3kV10kV/6.3kV的单相变压器，额定电压下的单相变压器，额定电压下的单相变压器，额定电压下的单相变压器，额定电压下的空载损耗为的空载损耗为的空载损耗为的空载损耗为4900W4900W，空载电流为，空载电流为，空载电流为，空载电流为0.050.05（标幺值），额定（标幺值），额定（标幺值），额定（标幺值），额定电流下时的短路损耗为电流下时的短路损耗为电流下时的短路损耗为电流下时的短路损耗为14000W14000W，短路电压为，短路电压为，短路电压为，短路电压为5.2%5.2%（百分（百分（百分（百分值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，试计算：试计算：试计算：试计算：（1 1）归算到一次侧时）归算到一次侧时）归算到一次侧时）归算到一次侧时T T型等效电路的参数；型等效电路的参数；型等效电路的参数；型等效电路的参数；（2 2）用标幺值表示时近似等效电路的参数；）用标幺值表示时近似等效电路的参数；）用标幺值表示时近似等效电路的参数；）用标幺值表示时近似等效电路的参数；（3 3）负载功率因数为）负载功率因数为）负载功率因数为）负载功率因数为0.80.8（滞后）时，变压器的额定电压调整率（滞后）时，变压器的额定电压调整率（滞后）时，变压器的额定电压调整率（滞后）时，变压器的额定电压调整率和额定效率；和额定效率；和额定效率；和额定效率；（4 4）变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小）变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小）变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小）变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小（coscos 2 2=0.8=0.8）。）。）。）。23电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery解：（解：（解：（解：（1 1）归算到一次侧等效电路的参数：）归算到一次侧等效电路的参数：）归算到一次侧等效电路的参数：）归算到一次侧等效电路的参数：空载试验电压加在低压侧，所以空载试验电压加在低压侧，所以空载试验电压加在低压侧，所以空载试验电压加在低压侧，所以折算到高压侧折算到高压侧折算到高压侧折算到高压侧24电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery短路试验电压加在高压侧，所以短路试验电压加在高压侧，所以短路试验电压加在高压侧，所以短路试验电压加在高压侧，所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等，漏抗也相等，所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等，漏抗也相等，所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等，漏抗也相等，所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等，漏抗也相等，所以25电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（2 2）用标幺值表示时，近似等效电路的参数）用标幺值表示时，近似等效电路的参数）用标幺值表示时，近似等效电路的参数）用标幺值表示时，近似等效电路的参数 26电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（3 3）负载功率因数为）负载功率因数为）负载功率因数为）负载功率因数为0.80.8（滞后）时，变压器额定电压调整率和额定（滞后）时，变压器额定电压调整率和额定（滞后）时，变压器额定电压调整率和额定（滞后）时，变压器额定电压调整率和额定效率：效率：效率：效率：27电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（4 4）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗发生最大效率时，负载电流的标幺值发生最大效率时，负载电流的标幺值发生最大效率时，负载电流的标幺值发生最大效率时，负载电流的标幺值 最大效率最大效率最大效率最大效率 28电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery2-26 2-26 某变电所有两台组号为某变电所有两台组号为某变电所有两台组号为某变电所有两台组号为Yyn0Yyn0的三相变压器并联运行，变的三相变压器并联运行，变的三相变压器并联运行，变的三相变压器并联运行，变压器的数据为压器的数据为压器的数据为压器的数据为第一台：第一台：第一台：第一台：第二台第二台第二台第二台：试计算：（试计算：（试计算：（试计算：（1 1）当总负载为）当总负载为）当总负载为）当总负载为400kVA400kVA时，每台变压器分担多少负载；时，每台变压器分担多少负载；时，每台变压器分担多少负载；时，每台变压器分担多少负载；（2 2）在每台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出是多少？）在每台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出是多少？）在每台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出是多少？）在每台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出是多少？解解解解：（1 1）当当当当总总总总负负负负载载载载为为为为400kVA400kVA时时时时，每每每每台台台台变变变变压压压压器器器器分分分分担担担担的的的的负负负负载载载载。因为两台变压器的额定电压和负载电压都相等，则因为两台变压器的额定电压和负载电压都相等，则因为两台变压器的额定电压和负载电压都相等，则因为两台变压器的额定电压和负载电压都相等，则29电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery由以上两式解得由以上两式解得由以上两式解得由以上两式解得所以所以所以所以(2)(2)两台变压器均不过载的条件下，并联组的最大输出两台变压器均不过载的条件下，并联组的最大输出两台变压器均不过载的条件下，并联组的最大输出两台变压器均不过载的条件下，并联组的最大输出 短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，所以第二台变压器短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，所以第二台变压器短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，所以第二台变压器短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，所以第二台变压器先满载。先满载。先满载。先满载。30电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery考试注意事项及纪律考试注意事项及纪律l闭卷考试，除必要的文具外，不准把任何书籍、课本、笔记、作业等放在桌子上和抽屉里。请自觉把手机调为静音或关机，将书包等无关物品放在讲台上。l考试必须保持安静。考试中严禁交头接耳、互相讨论、偷看、抄袭、传递纸条、交换试卷。31
