专题二 变压器的基本原理（专项练习）-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

专题二 变压器的基本原理 一、填空题 1.变压器的主体结构由______和套在其上的绕组组成。 2.变压器一次绕组接交流电源，二次绕组开路的运行状态称为______。 3.变压比K的定义是一次绕组匝数与二次绕组匝数的比值，即K=______。 4.变压器铁损耗包括______和涡流损耗，其大小与负载无关。 5.理想变压器空载时，一次侧电压U₁与感应电动势E₁的关系为______。 6.变压器负载运行时，一次、二次绕组电流的大小与匝数成______。 7.远距离输电中采用高压的原因是：输送功率一定时，电压越高，______越小，线路损耗越少。 8.变压器的阻抗变换公式为Z₁=______，其中K为变比，Z₂为二次侧负载阻抗。 9.实际变压器空载时，空载电流不仅产生主磁通，还需提供______和绕组铜损的电流。 10.三相变压器Y,d11连接组别中，“d”表示二次绕组采用______连接。 二、判断题 1.变压器既能传递交流电，也能传递直流电。（ ） 2.变压比K>1的变压器为升压变压器。（ ） 3.变压器空载运行时，空载电流约为额定电流的2%~10%。（ ） 4.电流互感器二次侧可以开路运行。（ ） 5.变压器的铜损耗与负载电流的平方成正比。（ ） 6.自耦变压器的一、二次绕组之间有电气隔离。（ ） 7.变压器负载为容性时，二次侧电压随负载增加而下降。（ ） 8.主磁通同时交链一次和二次绕组，是能量传递的中介。（ ） 9.理想变压器的效率为100%，因为其没有任何损耗。（ ） 10.电压互感器运行时，二次侧应接大负载。（ ） 三、选择题 1.下列不属于变压器基本组成部分的是（ ）。 A.铁心 B.绕组 C.电容器 D.绝缘材料 2.变压器的变压比K=4，若一次侧电压为220V，则二次侧电压为（ ）。 A.55V B.110V C.440V D.880V 3.变压器空载运行时，主磁通由（ ）产生。 A.一次绕组电流 B.二次绕组电流 C.负载电流 D.漏磁通 4.下列属于变压器铜损耗的是（ ）。 A.磁滞损耗 B.绕组电阻发热损耗 C.涡流损耗 D.漏磁通损耗 5.自耦变压器与普通双绕组变压器相比，其优点是（ ）。 A.效率低 B.成本高 C.体积大 D.重量轻 6.变压器负载运行时，磁通势平衡方程为（ ）。 A.N₁I₁=N₂I₂ B.N₁I₁+N₂I₂=N₁I₀ C.I₁/I₂=N₁/N₂ D.U₁I₁=U₂I₂ 7.三相变压器采用Y,y0连接时，二次侧线电压与一次侧线电压的相位差为（ ）。 A.0° B.30° C.60° D.90° 8.电流互感器的作用是（ ）。 A.升压 B.降压 C.测量大电流 D.阻抗变换 9.变压器阻抗变换中，若二次侧负载阻抗为8Ω，变比K=3，则一次侧等效阻抗为（ ）。 A.8/9Ω B.8/3Ω C.72Ω D.24Ω 10.变压器空载电流的有功分量主要用于（ ）。 A.产生主磁通 B.提供铁损耗 C.传递有功功率 D.补偿漏磁通 11.下列关于变压器频率的说法，正确的是（ ）。 A.一次侧频率高于二次侧 B.二次侧频率高于一次侧 C.一、二次侧频率相同 D.频率与变比成正比 12.变压器负载为感性时，随着负载增加，二次侧电压（ ）。 A.上升 B.下降 C.不变 D.先升后降 13.理想变压器的感应电动势有效值公式为E=（ ）。 A.4.44fNΦₘ B.2πfNΦₘ C.NΔΦ/Δt D.U₁N₂/N₁ 14.下列不属于减少变压器铁损耗措施的是（ ）。 A.采用硅钢片 B.铁芯叠片 C.增加绕组匝数 D.表面绝缘处理 15.变压器并联运行时，若变比不相等，会导致（ ）。 A.负载分配不均 B.空载环流 C.效率提高 D.电压波形畸变 16.电压互感器的二次侧额定电压通常为（ ）。 A.5V B.10V C.50V D.100V 17.变压器的漏磁通仅交链（ ）。 A.一次绕组 B.二次绕组 C.单一绕组 D.一、二次绕组 18.某变压器一次绕组匝数为600匝，二次绕组匝数为200匝，其变比K为（ ）。 A.1/3 B.3 C.2 D.1/2 19.变压器负载运行时，一次绕组电流I₁与二次绕组电流I₂的关系为（ ）。 A.I₁=I₂K B.I₁=I₂/K C.I₁=K/I₂ D.I₁=N₁I₂/N₂ 20.下列关于自耦变压器的说法，错误的是（ ）。 A.结构简单 B.效率高 C.可作为安全隔离变压器 D.有公共绕组部分 21.变压器空载试验可测得（ ）。 A.铜损耗 B.短路阻抗 C.铁损耗 D.额定电流 22.当变压器的变比K=1时，该变压器为（ ）。 A.升压变压器 B.降压变压器 C.隔离变压器 D.自耦变压器 23.变压器的主磁通大小主要取决于（ ）。 A.一次侧电压和频率 B.负载大小 C.绕组电阻 D.漏磁通 24.下列属于变压器附件的是（ ）。 A.铁心 B.绕组 C.油箱 D.绝缘纸 25.远距离输电中，变压器的主要作用是（ ）。 A.阻抗匹配 B.隔离电气 C.升高电压以减少损耗 D.改变频率 四、简答题 1.简述变压器的基本工作原理。 2.说明变压器空载运行与负载运行的主要区别。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二 变压器的基本原理 一、填空题 1.变压器的主体结构由______和套在其上的绕组组成。 答案：铁心 解析：变压器的核心部件是铁心和绕组，铁心作为磁路，为磁通提供闭合路径，绕组则用于电磁感应实现能量传递。 2.变压器一次绕组接交流电源，二次绕组开路的运行状态称为______。 答案：空载运行 解析：空载运行时二次侧无电流，一次侧仅流过空载电流，该电流主要用于产生主磁通，维持电磁感应所需的磁场。 3.变压比K的定义是一次绕组匝数与二次绕组匝数的比值，即K=______。 答案：N₁/N₂ 解析：变压比反映了一、二次绕组匝数的关系，是变压器电压变换的核心参数，电压比与匝数比成正比。 4.变压器铁损耗包括______和涡流损耗，其大小与负载无关。 答案：磁滞损耗 解析：铁损耗由铁芯中交变磁通引起，磁滞损耗因磁通反复磁化产生，涡流损耗因铁芯感应涡流产生，两者均与负载大小无关。 5.理想变压器空载时，一次侧电压U₁与感应电动势E₁的关系为______。 答案：U₁=-E₁ 解析：理想变压器无损耗和漏磁通，根据基尔霍夫电压定律，一次侧外加电压与感应电动势大小相等、方向相反，以维持电压平衡。 6.变压器负载运行时，一次、二次绕组电流的大小与匝数成______。 答案：反比 解析：负载运行时，磁通势平衡决定电流关系，即I₁/I₂=N₂/N₁，因此电流与匝数成反比，以维持主磁通稳定。 7.远距离输电中采用高压的原因是：输送功率一定时，电压越高，______越小，线路损耗越少。 答案：电流 解析：由P=UI可知，功率一定时，电压与电流成反比，电流减小则线路损耗ΔP=I²R随之降低，故高压输电更经济。 8.变压器的阻抗变换公式为Z₁=______，其中K为变比，Z₂为二次侧负载阻抗。 答案：K²Z₂ 解析：通过变压器的匝数比可实现阻抗变换，一次侧等效阻抗是二次侧负载阻抗的K²倍，此特性常用于电子设备的阻抗匹配。 9.实际变压器空载时，空载电流不仅产生主磁通，还需提供______和绕组铜损的电流。 答案：铁损耗 解析：实际变压器存在铁损（磁滞和涡流损耗），空载电流中包含有功分量以提供铁损功率，同时绕组电阻会产生少量铜损。 10.三相变压器Y,d11连接组别中，“d”表示二次绕组采用______连接。 答案：三角形 解析：连接组别中，Y表示星形连接，d表示三角形连接，11表示二次侧线电压滞后一次侧30°，对应时钟11点位置。 二、判断题 1.变压器既能传递交流电，也能传递直流电。（ ） 答案：错误 解析：变压器基于电磁感应原理工作，直流电产生恒定磁通，无法在绕组中产生感应电动势，因此不能传递直流电。 2.变压比K>1的变压器为升压变压器。（ ） 答案：错误 解析：K=N₁/N₂，K>1表示一次绕组匝数多于二次绕组，二次电压低于一次电压，应为降压变压器；K<1时为升压变压器。 3.变压器空载运行时，空载电流约为额定电流的2%~10%。（ ） 答案：正确 解析：空载时二次侧开路，电流主要用于励磁产生主磁通，数值较小，通常仅为额定电流的2%~10%，有功分量更少。 4.电流互感器二次侧可以开路运行。（ ） 答案：错误 解析：电流互感器二次侧开路时，一次电流全部用于励磁，会导致铁芯饱和并感应高电压，危及设备和人身安全，故必须短路。 5.变压器的铜损耗与负载电流的平方成正比。（ ） 答案：正确 解析：铜损耗是绕组电阻产生的损耗，由P=I²R可知，其大小与负载电流的平方成正比，负载越大，铜损耗越大。 6.自耦变压器的一、二次绕组之间有电气隔离。（ ） 答案：错误 解析：自耦变压器的一、二次绕组共用部分线圈，没有电气隔离，因此不能作为安全隔离变压器使用，存在触电风险。 7.变压器负载为容性时，二次侧电压随负载增加而下降。（ ） 答案：错误 解析：容性负载的无功电流可补偿漏抗压降，使二次侧电压随负载增加而上升，与感性负载导致电压下降的特性相反。 8.主磁通同时交链一次和二次绕组，是能量传递的中介。（ ） 答案：正确 解析：主磁通通过铁芯闭合，同时穿过一、二次绕组，通过电磁感应将一次侧能量传递到二次侧，区别于仅交链单一绕组的漏磁通。 9.理想变压器的效率为100%，因为其没有任何损耗。（ ） 答案：正确 解析：理想变压器假设绕组无电阻、铁芯无损耗、无漏磁通，能量传递过程中没有损耗，故效率为100%，实际变压器效率略低。 10.电压互感器运行时，二次侧应接大负载。（ ） 答案：错误 解析：电压互感器类似空载运行的变压器，二次侧应接高阻抗（小负载）以减小电流，避免影响测量精度，短路会导致过大电流损坏设备。 三、选择题 1.下列不属于变压器基本组成部分的是（ ）。 A.铁心 B.绕组 C.电容器 D.绝缘材料 答案：C 解析：变压器的基本组成包括铁心、绕组和绝缘材料，电容器并非其必需部件，主要用于电路中的储能或滤波等功能。 2.变压器的变压比K=4，若一次侧电压为220V，则二次侧电压为（ ）。 A.55V B.110V C.440V D.880V 答案：A 解析：根据变压比公式U₁/U₂=K，可得U₂=U₁/K=220/4=55V，变压比为一次与二次匝数比，电压比与之相同。 3.变压器空载运行时，主磁通由（ ）产生。 A.一次绕组电流 B.二次绕组电流 C.负载电流 D.漏磁通 答案：A 解析：空载时二次侧开路无电流，主磁通由一次绕组的空载电流产生，该电流主要用于励磁，维持电磁感应所需的磁场。 4.下列属于变压器铜损耗的是（ ）。 A.磁滞损耗 B.绕组电阻发热损耗 C.涡流损耗 D.漏磁通损耗 答案：B 解析：铜损耗是电流通过绕组电阻产生的发热损耗，与负载电流相关；磁滞损耗和涡流损耗属于铁损耗，与磁通变化相关。 5.自耦变压器与普通双绕组变压器相比，其优点是（ ）。 A.效率低 B.成本高 C.体积大 D.重量轻 答案：D 解析：自耦变压器共用部分绕组，材料用量少，因此重量轻、成本低、效率高，但其无电气隔离，应用场景受限。 6.变压器负载运行时，磁通势平衡方程为（ ）。 A.N₁I₁=N₂I₂ B.N₁I₁+N₂I₂=N₁I₀ C.I₁/I₂=N₁/N₂ D.U₁I₁=U₂I₂ 答案：B 解析：负载时，一次侧电流产生的磁通势与二次侧的磁通势相量和等于空载时的磁通势，以维持主磁通基本不变，此为磁通势平衡的核心。 7.三相变压器采用Y,y0连接时，二次侧线电压与一次侧线电压的相位差为（ ）。 A.0° B.30° C.60° D.90° 答案：A 解析：Y,y0表示一、二次侧均为星形连接，线电压相位差为0°，对应时钟0点位置，适用于三相动力或照明电路。 8.电流互感器的作用是（ ）。 A.升压 B.降压 C.测量大电流 D.阻抗变换 答案：C 解析：电流互感器通过变流作用，将大电流转换为小电流以便测量，其二次侧电流通常为5A，便于仪表测量。 9.变压器阻抗变换中，若二次侧负载阻抗为8Ω，变比K=3，则一次侧等效阻抗为（ ）。 A.8/9Ω B.8/3Ω C.72Ω D.24Ω 答案：C 解析：根据阻抗变换公式Z₁=K²Z₂，可得Z₁=3²×8=72Ω，等效阻抗与变比的平方成正比。 10.变压器空载电流的有功分量主要用于（ ）。 A.产生主磁通 B.提供铁损耗 C.传递有功功率 D.补偿漏磁通 答案：B 解析：空载电流包含无功分量（产生主磁通）和少量有功分量，有功分量用于提供铁损耗（磁滞和涡流损耗），因铁损较小，有功分量也较小。 11.下列关于变压器频率的说法，正确的是（ ）。 A.一次侧频率高于二次侧 B.二次侧频率高于一次侧 C.一、二次侧频率相同 D.频率与变比成正比 答案：C 解析：变压器基于电磁感应传递能量，仅改变电压和电流大小，不改变电源频率，因此一、二次侧频率始终相同。 12.变压器负载为感性时，随着负载增加，二次侧电压（ ）。 A.上升 B.下降 C.不变 D.先升后降 答案：B 解析：感性负载的电枢反应会削弱主磁通，同时漏抗压降增大，导致二次侧电压随负载增加而下降，这是感性负载的典型特性。 13.理想变压器的感应电动势有效值公式为E=（ ）。 A.4.44fNΦₘ B.2πfNΦₘ C.NΔΦ/Δt D.U₁N₂/N₁ 答案：A 解析：根据法拉第电磁感应定律推导，正弦交流电的感应电动势有效值为4.44fNΦₘ，其中f为频率，N为匝数，Φₘ为磁通幅值。 14.下列不属于减少变压器铁损耗措施的是（ ）。 A.采用硅钢片 B.铁芯叠片 C.增加绕组匝数 D.表面绝缘处理 答案：C 解析：硅钢片可降低磁滞损耗，叠片和表面绝缘可减少涡流损耗；增加绕组匝数影响变比，与铁损耗无关。 15.变压器并联运行时，若变比不相等，会导致（ ）。 A.负载分配不均 B.空载环流 C.效率提高 D.电压波形畸变 答案：B 解析：变比不相等的变压器并联时，一、二次侧之间会产生电位差，导致空载时就有环流，增加损耗，影响运行安全。 16.电压互感器的二次侧额定电压通常为（ ）。 A.5V B.10V C.50V D.100V 答案：D 解析：电压互感器的二次侧额定电压统一为100V，便于配套仪表测量，确保测量精度和设备标准化。 17.变压器的漏磁通仅交链（ ）。 A.一次绕组 B.二次绕组 C.单一绕组 D.一、二次绕组 答案：C 解析：漏磁通是仅交链一次或二次绕组的磁通，不参与能量传递，会产生漏磁电动势，影响电压平衡，但数值远小于主磁通。 18.某变压器一次绕组匝数为600匝，二次绕组匝数为200匝，其变比K为（ ）。 A.1/3 B.3 C.2 D.1/2 答案：B 解析：变比K=N₁/N₂=600/200=3，匝数比决定了变压比，一次匝数多则为降压变压器。 19.变压器负载运行时，一次绕组电流I₁与二次绕组电流I₂的关系为（ ）。 A.I₁=I₂K B.I₁=I₂/K C.I₁=K/I₂ D.I₁=N₁I₂/N₂ 答案：B 解析：由电流比I₁/I₂=N₂/N₁=1/K，可得I₁=I₂/K，电流与匝数成反比，体现了变压器的变流作用。 20.下列关于自耦变压器的说法，错误的是（ ）。 A.结构简单 B.效率高 C.可作为安全隔离变压器 D.有公共绕组部分 答案：C 解析：自耦变压器的一、二次绕组有公共部分，无电气隔离，不能作为安全隔离变压器使用，否则存在触电风险。 21.变压器空载试验可测得（ ）。 A.铜损耗 B.短路阻抗 C.铁损耗 D.额定电流 答案：C 解析：空载试验时施加额定电压，测量空载损耗，该损耗主要为铁损耗（磁滞和涡流损耗），可用于计算励磁阻抗。 22.当变压器的变比K=1时，该变压器为（ ）。 A.升压变压器 B.降压变压器 C.隔离变压器 D.自耦变压器 答案：C 解析：K=1表示一、二次绕组匝数相等，电压和电流均不变，主要起电气隔离作用，故为隔离变压器。 23.变压器的主磁通大小主要取决于（ ）。 A.一次侧电压和频率 B.负载大小 C.绕组电阻 D.漏磁通 答案：A 解析：由E₁=4.44fN₁Φₘ≈U₁可知，主磁通Φₘ主要由一次侧电压U₁和频率f决定，负载变化时通过磁通势平衡维持其基本不变。 24.下列属于变压器附件的是（ ）。 A.铁心 B.绕组 C.油箱 D.绝缘纸 答案：C 解析：油箱是油浸式变压器的附件，用于散热和保护内部部件；铁心、绕组是主体结构，绝缘纸是绝缘材料，不属于附件。 25.远距离输电中，变压器的主要作用是（ ）。 A.阻抗匹配 B.隔离电气 C.升高电压以减少损耗 D.改变频率 答案：C 解析：远距离输电时，通过升压变压器提高电压，降低电流，由ΔP=I²R可知，可大幅减少线路损耗，提高输电效率。 四、简答题 1.简述变压器的基本工作原理。 答案：变压器基于电磁感应原理工作。一次绕组接交流电源产生交变电流，激励铁心产生交变主磁通；主磁通同时交链一、二次绕组，在两绕组中感应电动势；二次绕组的感应电动势作为电源向负载供电，实现电能传递，且频率不变，电压、电流大小随匝数比变化。 2.说明变压器空载运行与负载运行的主要区别。 答案：空载时二次侧开路（I₂=0），电流仅为空载电流I₀，主磁通由I₀产生，二次电压U₂₀=E₂；负载时二次侧有电流I₂，一次电流增至I₁，磁通势平衡（N₁I₁+N₂I₂=N₁I₀），主磁通基本不变，二次电压因漏抗压降略有变化，且存在功率传递。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$