电机学第4章变压器的运行思考题与习题参考答案

第4章变压器的运行思考题与习题参考答案

4.1 变压器的电压变化率是如何定义的?它的大小与哪些因素有关?

答:电压变化率是指:当变压器一次侧加额定电压,负载功率因数一定时,从空载到负载时二次电压变化的百分值,即?U?U20?U2???100%。由公式?U??(Rscos?2?Xssin?2)可知,电压变

U2N化率与负载大小、负载性质、短路参数有关。

4.2 变压器二次侧分别加电阻、电感或电容负载时,二次侧电压随负载增大将怎样变化?二次侧带什么性质负载时有可能使电压变化率为零?

答:带电阻和电感负载时,端电压将随负载增大而下降,但带电感负载比电阻负载时的端电压下降

??的较多;带电容负载时,端电压随负载增大可能下降(当Rs,也可能升高(当cos?2?|Xssin?|时)????,带电容负载时,电压变化率可能为零(当Rs。 Rscos?2?|Xssin?|时)cos?2?|Xssin?|时)

4.3在设计电力变压器时,为什么将铁心损耗设计得比额定铜损耗小?电力变压器额定运行时的效率是它的最大效率吗?

答:由于电力变压器长年接在电网上运行,铁心损耗总是存在的,而且是不变的,而铜损耗却随负载而变化(负载随时间季节在变化),因此变压器不可能总是满载运行。为了减少电能损失,使变压器获得较高的的运行效率,将铁心损耗设计得比额定铜耗小,一般设计成

p011?~,这样,当运行psN42在(0.5~0.7)倍额定负载时,变压器效率最大,这恰好适应了电力变压器一般在50%~70%额定负载下长期运行的实际情况,从而提高了运行经济性。可见,电力变压器额定运行时的效率并不是的最大效率。

4.4 变压器取得最大运行效率的条件是什么?若使电力变压器运行在最大效率附近,其负载系数应在多大范围内?

答:变压器取得最大效率的条件是不变损耗(铁损耗)等于可变损耗(铜损耗)。其负载系数?m应在0.5~0.7范围内。

4.5 变压器并联运行的理想情况是什么?并联运行的理想条件有哪些?当并联的理想条件不满足时,将会产生怎样的不良后果?

答:并联运行理想情况是:(1)空载时并联的各变压器之间没有环流;(2)负载时各变压器所分担的负载按其容量大小成正比例分配;(3)负载时各变压器输出电流相位相同。

并联运行理想条件是:(1)各变压器的额定电压相等,即变比相等;(2)各变压器的联结组别相同;(3)各变压器的短路阻抗(短路电压)标么值相等,短路阻抗角也相等。

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当变比不同时,变压器内部会产生环流,既占用变压器的容量,又增加了变压器的损耗;当联结组别不同时,将产生很大的环流,其值将达到额定电流的几倍,会烧毁变压器;当短路阻抗标么值不等时,变压器负载分配不合理,容量不能得到充分利用。

4.6 容量不同、短路阻抗标么值不等的两台变压器并联运行时,对容量大的变压器来说,希望它的短路阻抗标么值大一些还是小一些?为什么?

答:对容量大的变压器,希望它的短路阻抗标么值小一些。因为它的短路阻抗标么值小,并联运行时,它的负载系数大,先达到满载,从而尽可能利用了变压器的容量。

4.7 变压器的空载电流很小,而空载合闸电流却可能很大,这是为什么?

答:因为空载合闸时,主磁通的瞬时值将达到稳态值的2倍,使变压器铁心处于深度饱和,空载合闸电流急剧增加,即出现励磁涌流,其值可达空载电流的几十倍到百余倍。

4.8 变压器的稳态短路电流大小和突然短路电流与哪些因素有关?它们大约是额定电流的多少倍?

答:稳态短路电流与短路阻抗大小有关(IS?U/ZS),其值可达额定电流的10~20倍。突然短路电流既与短路阻抗大小有关,还与突然短路瞬间电压瞬时值有关,当电压瞬时值为零时发生突然短路,则突然短路电流最大,其值可达额定电流的20~30倍。

4.9 一台三相变压器,SN?5600kVA,U1N/U2N?10/6.3kV,Y,d联结,在低压侧加额定电压U2N做空载试验,测得p0?6.72kW;在高压侧做短路试验,短路电流Is?I1N,psN?17.92kW,

Us?550V,试求:

(1)短路电阻和短路电抗的标么值;

(2)带额定负载运行,负载功率因数cos?2=0.8(滞后)时的电压变化率和二次端电压; (3)带额定负载运行,负载功率因数cos?2=0.9(滞后)时的效率和最大效率。 解:(1)Zs?us??Us550??0.055 3U1N10?10R?P?Xs??s?sNPsN17.92?103???0.0032 SN5600?10322??Zs?Rs?0.0552?0.00322?0.0549

??(2)?U??(Rscos?2?Xssin?2)?1?(0.0032?0.8?0.0549?0.6)?0.0355

2

U2?(1??U)U2N?(1?0.0355)?6.3?103?6076.35V

(3) ???SNcos?21?5600?0.9?100%??100%?99.513% 22?SNcos?2?P0??PsN1?5600?0.9?6.72?1?17.92P06.72??0.61237 PsN17.92?m??max??mSNcos?20.61237?5600?0.9?100%??100%?99.57%

?mSNcos?2?2P00.61237?5600?0.9?2?6.72*4.10一台三相变压器,Y,d联结,从短路试验得Rs=1%,SN?5600kVA,U1N/U2N?35/6.6kV,

Xs*=5.25%,当U1?U1N时,在低压侧加额定负载I2?I2N,测得端电压恰好等于额定值U2?U2N,

试求此时负载的功率因数角?2及负载性质。

解:根据U2?U2N,可知?U?0

?U??(Rs?cos?2?Xs?sin?2)?0 则 Rs?cos?2?Xs?sin?2?0 Rs?0.01?2?tg(??)?tg?1(?)??10.78?

0.0525Xs?1负载为容性。

4.11 某变电所有两台变压器并联运行,数据如下:

第I台:SN=3200kVA,U1N/U2N?35/6.3kV,us=6.9%; 第II台:SN=5600kVA,U1N/U2N?35/6.3kV,us=7.5%。 试求:

(1)当输出总负载为8000kVA时,每台变压器分担的负载为多少? (2)在没有任何一台变压器过载的情况下,输出的最大总负载为多少? 解:(1) 由

???Zs???0.075???????Zs?0.069? 3200???5600????8000??

解得: ???0.9578????0.8812

S???ISNI?0.9578?3200?3064.96kV?A

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