武汉大学电机学考试重点试题.doc

磁路的基本定律有哪些？当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否采用叠加原理？为什么？ 答：磁通、磁动势、磁阻分别与电路中的电流、电动势、电阻对应，磁路的基本定律分别与电路的基本定律对应，磁路的基本定律有磁路欧姆定律Φ=FRm=ΛmF，磁路基尔霍夫第一定律ΣΦ=0，磁路基尔霍夫第二定律ΣF=ΣHl=ΣΦRm。 当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算一般不能用叠加原理。因为铁心磁路存在饱和现象，饱和时，磁阻非常数，因此不能采用叠加原理计算。若铁芯中的磁通密度很小，不饱和，则可以用叠加原理计算。 试说明磁动势平衡的概念及其在分析变压器中的作用？ 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降较小，负载时一次侧感应电动势的值与接入电网的交流电压值近似相等，E1=4.44fN12Φm=|U1-I1Z1|≈U1,故铁芯中相应的主磁通近似等于空载时的主磁通，从而产生的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即F1+F2=F0,N1I1+N2I2=N1I0。将上述等式两端同时除以N1,得到I1=I0+-I2k=I0+I1L,其中I1L=-I2k。此式说明在负载运行时，变压器一次侧电流有两个分量I0和I1L，I0是励磁电流，用于建立变压器铁芯中的主磁通，I1L是负载分量，用于建立磁动势N1I1L去抵消二次侧磁动势N2I2，即N1I1L+N2I2=0。 3．为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成时铜耗？负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？ 从变压器空载等效电路看，空载损耗等于铁耗I02Rm和一次绕组铜耗I02R1之和，由于Rm?R1，且空载电流很小，所以空载损耗可以近似看成铁耗。 短路试验时，一次侧输入电压很小，铁芯中主磁通很小，铁耗很小，而短路电流很大，远大于励磁电流，所以短路损耗可以近似看成铜耗。 负载时和空载试验时外施电压都是额定值，两者的铁耗差不多。严格分析起来，负载铁耗略小于空载时的铁耗，这是由于负载时，负载电流在一次漏阻抗上的压降比空载试验时大，这表明铁芯内的磁通密度比空载时的稍低，因此铁耗也就少些。另外，所谓空载时的损耗，是包含少量铜耗在内的，因此负载下的真正铁耗比空载试验时测得的铁耗略小。 铜耗与电流的平???成正比，当负载电流与短路试验电流相等时，可以认为负载铜耗等于短路损耗。考虑到短路试验时的损耗包含少量铁耗在内，负载时的铜耗略小于相同电流下的短路损耗。 变压器的其他条件不变，仅将一、二次绕组匝数变化，对，的影响怎样？如果仅将外施电压变化，其影响怎样？如果仅将频率变化，其影响又怎样？ 漏电抗X1σ=2πfN12Λ1σ∝fN12Λ1σ, X2σ=2πfN22Λ2σ∝fN22Λ2σ,励磁电抗Xm=2πfN12Λm∝fN12Λm。主磁通所经磁路的磁导Λm与饱和程度有关，饱和程度上升时，Λm减小；饱和程度下降时，Λm增加。漏磁通所经磁路的磁导Λ1σΛ2σ与饱和程度无关，为常数。在变压器结构一定的情况下，铁芯磁密正比于主磁通，因此通过主磁通的大小变化可以判断铁芯饱和程度的变化。在忽略漏阻抗压降的情况下，U1=4.44fN12Φm. 当N1和N2变化+10%时，主磁通Φm减小，磁路饱和程度下降，Λm上升，Λ1σΛ2σ不变，因此X1σ X2σ变化21%，Xm变化大于21%.同理可得，当N1和N2变化-10%时，X1σ X2σ变化-19%，Xm变化小于-19%。 当外施电压U1变化10%时，主磁通相应变化+10%，磁路饱和程度上升，X1σ X2σ不变，Xm减小，同理可得，当外加电压U1变化-10%时，X1σ X2σ不变，Xm增大。 当频率f变化+10%时，主磁通Φm下降，磁路饱和程度下降，Λm增大，Λ1σΛ2σ不变，故X1σ变化+10%，Xm变化大于+10%。 4. 分析变压器的方法有哪些？之间有无联系？为什么？ 分析变压器有三种方法，即基本方程式、等效电路和相量图。基本方程式是电磁关系的一种数学表达式，相量图是基本方程式的一种图形表示法，而等效电路是从基本方程式出发用电路来模拟实际变压器，因此，三者是完全一致的，知道了其中一种就可以推导出其他两种。由于基本方程式组比较复杂，因此实际工作中，如做定性分析可采用相量图，如作定量计算可采用等效电路。 5. 一台变压器，原设计的额定频率为 50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，试问对励磁电流、铁耗、漏抗、电压变化率等有何影响？ 也50变为60，额定电压不变。 变为原来的，则变为原来的 ∴励磁电流减小，即，为原来的 虽然频率变为原来的倍，但频率的1.6次方与铁耗成正比 但减小倍，∴减小倍，但的平方与成正比 ∴最终仍是铁耗减小，即 磁电抗 ，饱和程度降低， ∴ ④漏电抗： 为漏磁路磁