专题三 变压器的外特性和电压调整率（课件）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题三 变压器的外特性和电压调整率 《电压与变压器》（第5版） 高教社 考纲解读 知识点梳理和重点概念复习 真题或常考题讲解 内容归纳小结 考纲解读--常见考点 1.变压器外特性的定义及不同负载（纯电阻、电感性、电容性）下输出电压随负载电流的变化规律，需明确功率因数的影响。 2.电压调整率的定义、计算公式及与变压器参数、负载性质的关系。 3.电力变压器额定负载时电压调整率的范围（4%～6%）及功率因数下降对其的影响。 01 02 03 考纲解读--考试要求 会运用电压调整率公式进行计算，理解其与供电质量的关联及功率因数的影响。 能复述不同电压等级的允许偏差标准，解释提高功率因数对减小电压波动的作用。 能描述变压器外特性曲线的含义，分析纯电阻、电感性、电容性负载下U₂与I₂的变化关系及原因。 考查不同负载性质对变压器输出电压的影响，如感性负载下U₂的变化趋势。 选择题 简答题 给定负载电压和电压调整率，计算二次绕组额定电压，直接应用ΔU%公式。 实操分析题 说明功率因数对变压器外特性和电压调整率的影响，需分负载类型阐述。 考纲解读--易考题型 知识点梳理和重点概念复习--知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 对负载来讲，变压器相当于一个电源。对电源，我们所关心的是它的输出电压与负载电流大小的关系，即一般所说的外特性。为了适应不同负载的需要，对变压器的输出电压进行必要的调整，可以保证供电质量。 一、变压器的外特性 根据对变压器负载运行情况的分析，当一次绕组电压U,不变时，如果负载电流I₂增加，在二次绕组内阻抗压降也会增加，二次绕组输出的电压U₂随之下降。这种变化关系可以用变压器的外特性来描述。 当一次绕组电压U,和负载的功率因数cosφ₂一定时，二次绕组输出的电压U₂与负载电流I₂的关系，称为变压器的外特性曲线，如图所示。它可以用实验的方法测得。 知识点梳理和重点概念复习 在图中，当一次绕组加额定电压U₁且I₂=0时，二次绕组端电压U₂0=U₂N,即变压器二次绕组空载电压U₂₀为二次绕组额定电压U₂n。 知识点梳理和重点概念复习 (1)当负载为纯电阻时，cosφ₂=1,随着负载电流I₂的增大，变压器二次绕组的输出电压逐渐降低，即变压器输出电压具有下降的外特性，但下降得并不多。 (2)当负载为电感性时，cosφ₂<1,随着负载电流I₂的增大，变压器二次绕组的输出电压下降较快。这是因为无功电流滞后，对变压器磁路中主磁通的去磁作用较强，使二次绕组的E₂下降所致。 (3)当负载为电容性时，cosφ₂<1,φ2为负值。超前的无功电流有助磁作用，主磁通会有所增加，E₂也随之增加，使U₂会随I₂的增加而增加。 以上说明，功率因数对变压器外特性的影响是很大的，负载的功率因数确定之后，变压器的外特性曲线也就随之确定了。 知识点梳理和重点概念复习 二、变压器的电压调整率 一般情况下，当负载波动时，变压器的输出电压也是波动的。从负载用电的角度来看，总希望电源电压尽量稳定。当负载变动时，二次绕组输出电压的变化程度可以用电压调整率来描述。变压器从空载到额定负载(I₂=I₂s)运行时，二次绕组输出电压的变化量△U与空载额定电压U₂N的百分比，称为变压器的电压调整率，用 表示，即式中U₂N——变压器空载时二次绕组的额定电压，单位是V(伏);U₂——变压器输出额定电流时二次绕组的输出电压，单位是V(伏)。 知识点梳理和重点概念复习 电压调整率表征电网电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一，在一定程度上反映供电的质量，它与变压器参数及负载性质有关。对于电力变压器，由于其一次、二次绕组的电阻和漏抗都很小，额定负载时，电压调整率为4%～6%。但当负载功率因数cosφ₂下降时，电压调整率会明显增大。因此，提高企业供电的功率因数，也有减小电压波动的作用。 知识点梳理和重点概念复习 例有一台变压器接通负载后，二次绕组的输出电压为5700 V,它的电压调整率为5.0%,求二次绕组的额定电压U₂N是多少? 解：根据 得 我国电力技术政策规定，35kV以上的电压的允许偏差为±5%;10kV以下高压供电和动力供电的允许偏差为±7%;低压照明设备的允许偏差为+5%~-10%。 常考习题练习与讲解--选择题 1.当变压器一次绕组电压不变，负载为电容性时，随着负载电流增大，二次绕组输出电压会（ ） A.下降较快 B.略有下降 C.保持不变 D.升高 答案：D 解析：电容性负载的超前无功电流有助磁作用，主磁通增加，感应电动势E₂增大，导致二次电压U₂随负载电流增大而升高。 常考习题练习与讲解--选择题 2.变压器电压调整率的物理意义是（ ） A.负载电压与额定电压的偏差百分比 B.空载到额定负载时电压变化量与空载电压的百分比 C.额定负载时电压与空载电压的比值 D.电压波动的最大允许范围 答案：B 解析：电压调整率定义为从空载到额定负载，二次电压变化量ΔU与空载额定电压U₂₀的百分比，用于表征电压稳定性。 常考习题练习与讲解--选择题 3.下列关于变压器外特性的说法，错误的是（ ） A.纯电阻负载时，U₂随I₂增大略有下降 B.电感性负载时，U₂下降速度比纯电阻负载快 C.电容性负载时，U₂可能随I₂增大而升高 D.功率因数对之都无影响 答案：D 解析：功率因数是影响外特性的关键因素，不同功率因数下，U₂与I₂的变化关系差异明显，故D错误。 常考习题练习与讲解--选择题 4.某电力变压器额定负载时，电压调整率为5%，这意味着（ ） A.负载电压比空载电压高5% B.负载电压比空载电压低5% C.空载电压比负载电压低5% D.电压波动超过允许范围 答案：B 解析：电压调整率为5%，即ΔU%=(U₂₀-U₂)/U₂₀×100%=5%，说明负载电压U₂比空载电压U₂₀低5%。 常考习题练习与讲解--选择题 5.提高企业供电的功率因数，对变压器电压调整率的影响是（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 答案：B 解析：功率因数下降会使电压调整率明显增大，因此提高功率因数可减小电压调整率，降低电压波动。 常考习题练习与讲解--选择题 6.35kV以上电压的允许偏差范围是（ ） A.±5% B.±7% C.+5%～-10% D.±10% 答案：A 解析：我国电力技术政策规定，35kV以上电压的允许偏差为±5%，10kV以下高压供电为±7%，低压照明为+5%～-10%。 常考习题练习与讲解--选择题 7.变压器二次绕组空载时，其端电压U₂₀与额定电压U₂ₙ的关系是（ ） A.U₂₀>U₂ₙ B.U₂₀=U₂ₙ C.U₂₀<U₂ₙ D.无关 答案：B 解析：当I₂=0（空载）时，二次绕组端电压U₂₀等于其额定电压U₂ₙ，这是外特性曲线的起点条件。 常考习题练习与讲解--选择题 8.导致电感性负载下变压器U₂下降较快的主要原因是（ ） A.导线电阻增大 B.无功电流的去磁作用强 C.漏磁通减小 D.主磁通增大 答案：B 解析：电感性负载的无功电流滞后，对主磁通的去磁作用较强，使感应电动势E₂下降，导致U₂随I₂增大而快速下降。 常考习题练习与讲解--填空题 1.变压器的外特性是指一次绕组电压和负载功率因数一定时，二次绕组输出电压与______的关系。 答案：负载电流I₂ 解析：外特性描述的是U₂随I₂的变化规律，该关系受功率因数影响，可通过实验测得曲线。 常考习题练习与讲解--填空题 2.电压调整率的计算公式为ΔU%=______×100%。 答案：(U₂₀-U₂)/U₂₀ 解析：公式中U₂₀是二次绕组空载额定电压，U₂是额定负载时的输出电压，以此表征电压变化程度。 常考习题练习与讲解--填空题 3.电力变压器额定负载时，电压调整率通常在______范围内。 答案：4%～6% 解析：由于电力变压器绕组电阻和漏抗小，额定负载时电压调整率较低，一般为4%～6%。 常考习题练习与讲解--填空题 4.低压照明设备的电压允许偏差范围是______。 答案：+5%～-10% 解析：我国规定低压照明设备的电压偏差较宽，为+5%～-10%，以适应照明负载的特性。 常考习题练习与讲解--判断题 1.变压器的外特性曲线仅与负载电流大小有关，与功率因数无关。（ ） 答案：错误 解析：功率因数对之都有显著影响，不同功率因数（如纯电阻、感性、容性）下，外特性曲线形状差异明显。 常考习题练习与讲解--判断题 2.电压调整率越小，说明变压器输出电压的稳定性越好。（ ） 答案：正确 解析：电压调整率反映从空载到额定负载的电压变化程度，其值越小，电压波动越小，稳定性越好。 常考习题练习与讲解--判断题 3.电容性负载时，变压器二次电压随负载电流增大一定升高。（ ） 答案：错误 解析：电容性负载时，超前无功电流有助磁作用，U₂可能升高，但并非“一定”，还受负载大小等因素影响。 常考习题练习与讲解--判断题 4.10kV以下高压供电的允许电压偏差为±7%。（ ） 答案：正确 解析：根据我国电力技术政策，10kV以下高压供电和动力供电的允许偏差为±7%，符合规范要求。 常考习题练习与讲解--简答题 1.简述变压器外特性的含义及不同负载性质对其的影响。 答案：变压器外特性是指一次电压和功率因数一定时，二次电压U₂与负载电流I₂的关系。纯电阻负载时，U₂随I₂增大略有下降；电感性负载时，U₂下降较快（因无功电流去磁作用强）；电容性负载时，U₂可能随I₂增大而升高（因无功电流助磁）。 常考习题练习与讲解--简答题 2.什么是电压调整率？其与供电质量有何关系？ 答案：电压调整率是变压器从空载到额定负载，二次电压变化量与空载额定电压的百分比。它是衡量供电质量的重要指标，值越小，电压波动越小，供电越稳定；值过大则影响设备正常工作，故需控制在合理范围。 常考习题练习与讲解--简答题 3.为什么提高功率因数能减小变压器的电压波动？ 答案：功率因数下降会使电压调整率明显增大，导致电压波动加剧。提高功率因数后，无功电流减小，绕组内阻抗压降降低，主磁通更稳定，从而减小电压调整率，降低电压波动。 常考习题练习与讲解--简答题 4.我国不同电压等级的允许偏差规定有何意义？ 答案：该规定为电力系统运行提供标准，确保不同设备（如高压输电、动力设备、照明设备）在允许电压范围内工作，避免因电压过高或过低损坏设备、影响运行效率，保障供电安全与质量。 课堂小结 重点复习知识点： 1.变压器外特性：重点掌握其定义（U₂与I₂的关系）及不同负载性质（纯电阻、感性、容性）的影响，明确功率因数是关键因素。 2.电压调整率：牢记定义、公式（ΔU%=(U₂₀-U₂)/U₂₀×100%），理解其与供电稳定性的关联，以及4%～6%的常规范围。 3.功率因数的作用：知道功率因数下降会增大电压调整率，提高功率因数可减小电压波动，这是实际应用中的重要措施。 4.电压允许偏差：熟记35kV以上（±5%）、10kV以下高压（±7%）、低压照明（+5%～-10%）的规定，理解其对设备运行的意义。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢 观看 $$