专题五 变压器的损耗和效率（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

专题五 变压器的损耗和效率 一、填空题 1.变压器的铁损包括______和______两种损耗。 2.变压器的铜损与负载电流的______成正比，与绕组电阻成______。 3.负载系数β的计算公式为______与______的比值。 4.变压器效率最高时，______损耗等于______损耗。 5.短路试验中测得的损耗主要是变压器的______损耗，空载试验中测得的损耗主要是______损耗。 6.变压器的效率是______功率与______功率的比值。 7.当电源电压一定时，铁损属于______损耗，其大小与______无关。 8.额定铜损PCuN是变压器在______运行时的铜损，其与负载系数的关系为______。 9.一般电力变压器的最大效率出现在负载系数β为______范围，此时铁损与额定铜损的比值为______。（ ） 10.超导变压器相比普通变压器，损耗可降低______，体积可减小______。 二、判断题 1.变压器的铁损随负载电流增大而增大。（ ） 2.铜损是变压器绕组电阻产生的损耗，与绕组材料无关。（ ） 3.负载系数β=1时，变压器的效率一定最高。（ ） 4.空载试验时，变压器的输入功率近似等于铁损。（ ） 5.短路试验时，变压器的输入电压需等于额定电压。（ ） 6.变压器效率曲线呈先升后降的趋势，峰值对应铜损等于铁损。（ ） 7.铁损中的涡流损耗可通过采用硅钢片叠压铁心来减小。（ ） 8.变压器的额定容量SN等于额定电压与额定电流的乘积，单位为kV·A。（ ） 9.提高负载功率因数cosΦ₂可提高变压器的效率。（ ） 10.超导变压器的损耗降低主要是因为消除了铁损。（ ） 三、选择题 1.下列不属于变压器铁损的是（ ） A.磁滞损耗 B.涡流损耗 C.绕组电阻损耗 D.铁心发热损耗 2.某变压器额定铜损为500W，当负载系数β=0.5时，实际铜损为（ ） A.125W B.250W C.500W D.1000W 3.变压器空载运行时，一次绕组电流的主要作用是（ ） A.产生铜损 B.产生主磁通 C.输出功率 D.平衡二次电流 4.下列措施中，不能减小变压器铜损的是（ ） A.增大绕组导线截面积 B.采用高导电率材料 C.降低负载电流 D.减小铁心厚度 5.变压器效率公式η=βSNcosΦ₂/βSNcosΦ₂+PFe+β2PCuN中，SN代表（ ） A.输出功率 B.输入功率 C.额定容量 D.损耗功率 6.当变压器负载系数β<βₘ（最高效率点负载系数）时，效率随β增大而（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降 7.某单相变压器SN=10kV·A，PFe=80W，PCuN=320W，其最高效率时的βₘ为（ ） A.0.25 B.0.5 C.0.75 D.1.0 8.变压器短路试验的目的不包括（ ） A.测量额定铜损 B.计算绕组电阻 C.确定铁损大小 D.分析负载特性 9.下列关于负载系数β的说法，正确的是（ ） A.β越大，效率一定越高 B.β=0时，输出功率为零 C.β与功率因数成正比 D.β与电压无关 10.能同时减小变压器铁损和铜损的措施是（ ） A.降低电源电压 B.采用超导绕组+硅钢片铁心 C.减小负载 D.增加绕组匝数 11.变压器效率最高时，其总损耗为（ ） A.PFe B.PCuN C.2PFe D.PFe+PCuN 12.某变压器空载损耗P_0=100W，额定铜损PCuN=400W，当β=0.6时，总损耗为（ ） A.100W B.244W C.500W D.644W 13.下列设备中，利用变压器原理工作的是（ ） A.直流电动机 B.电阻炉 C.电压互感器 D.电容器 14.变压器铁损恒定的原因是（ ） A.绕组电阻不变 B.电源电压恒定 C.负载电流不变 D.铁心材料不变 15.当变压器负载的功率因数cosphi₂降低时，其效率（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.与β相关 16.下列关于超导变压器的说法，错误的是（ ） A.铜损极低 B.体积更小 C.铁损为零 D.适用于大容量场合 17.变压器铭牌上的“97%”通常表示（ ） A.最大效率 B.额定效率 C.空载效率 D.短路效率 18.空载试验时，变压器二次绕组应（ ） A.短路 B.开路 C.接额定负载 D.接可变电阻 19.负载系数β=0.5时，变压器的铜损与额定铜损之比为（ ） A.0.25 B.0.5 C.1 D.2 20.下列因素中，不会影响变压器最大效率的是（ ） A.铁损大小 B.额定铜损 C.负载功率因数 D.电源频率 21.变压器运行时，若长期处于低负载状态（β<0.3），其主要问题是（ ） A.铜损过大 B.铁损占比过高 C.输出电压不稳 D.绕组过热 22.计算变压器效率时，间接法的优势是（ ） A.无需测量功率 B.避开微小差值测量 C.适用于低效率设备 D.可直接测输出功率 23.某变压器U1N=220V，U2N=36V，I2N=5A，其额定容量SN为（ ） A.1100VA B.180VA C.36VA D.220VA 24.变压器铁心采用硅钢片的主要原因是（ ） A.降低磁滞损耗 B.提高机械强度 C.减小绕组电阻 D.增强导磁性 25.当变压器的铁损与额定铜损之比为1:4时，其最高效率对应的βₘ为（ ） A.0.25 B.0.5 C.0.75 D.1.0 四、简答题 1.简述如何从运行角度提高变压器的效率。 2.解释变压器效率曲线中，β<βₘ时效率随β增大而升高的原因。 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 $$ 专题五 变压器的损耗和效率 一、填空题 1.变压器的铁损包括______和______两种损耗。 答案：磁滞损耗；涡流损耗 解析：铁损是变压器铁心在交变磁通作用下产生的能量损耗，具体由磁滞现象导致的磁滞损耗和涡流产生的涡流损耗组成。 2.变压器的铜损与负载电流的______成正比，与绕组电阻成______。 答案：平方；正比 解析：根据焦耳-楞次定律，铜损功率为P=I2R，因此与电流平方成正比，与电阻成正比。 3.负载系数β的计算公式为______与______的比值。 答案：二次绕组实际电流I₂；二次绕组额定电流I2N 解析：负载系数用于表示实际负载与额定负载的比例关系，定义为实际电流与额定电流的比值。 4.变压器效率最高时，______损耗等于______损耗。 答案：铜；铁 解析：效率曲线的最大值出现在铜损与铁损相等时，这是由效率公式推导得出的关键条件。 5.短路试验中测得的损耗主要是变压器的______损耗，空载试验中测得的损耗主要是______损耗。 答案：铜；铁 解析：短路试验时绕组流过额定电流，铜损显著；空载试验时电流小，铁损占主导。 6.变压器的效率是______功率与______功率的比值。 答案：输出有功；输入有功 解析：效率反映能量传输的有效程度，定义为输出有功功率与输入有功功率之比。 7.当电源电压一定时，铁损属于______损耗，其大小与______无关。 答案：不变；负载电流 解析：铁损由交变磁通决定，电压一定时磁通恒定，故铁损不随负载变化。 8.额定铜损PCuN是变压器在______运行时的铜损，其与负载系数的关系为______。 答案：额定负载；PCu=β2PCuN 解析：额定铜损是额定电流下的铜损，实际铜损随负载系数的平方变化。 9.一般电力变压器的最大效率出现在负载系数β为______范围，此时铁损与额定铜损的比值为______。（ ） 答案：0.5~0.6；1/4~1/3 解析：设计上电力变压器的最大效率通常在中等负载段，对应铁损与额定铜损的特定比例。 10.超导变压器相比普通变压器，损耗可降低______，体积可减小______。 答案：50%~80%；70% 解析：超导材料电阻趋近于零，大幅降低铜损，同时减少散热结构，缩小体积。 二、判断题 1.变压器的铁损随负载电流增大而增大。（ ） 答案：错误 解析：铁损由交变磁通产生，与电源电压相关，电压一定时铁损恒定，与负载电流无关。 2.铜损是变压器绕组电阻产生的损耗，与绕组材料无关。（ ） 答案：错误 解析：铜损与绕组电阻成正比，而电阻与材料电阻率相关，故与绕组材料有关（如铜、铝的电阻率不同）。 3.负载系数β=1时，变压器的效率一定最高。（ ） 答案：错误 解析：效率最高时β为√PFe/PCuN，通常小于1（约0.5~0.6），而非额定负载状态。 4.空载试验时，变压器的输入功率近似等于铁损。（ ） 答案：正确 解析：空载时电流极小，铜损可忽略，输入功率主要用于克服铁损。 5.短路试验时，变压器的输入电压需等于额定电压。（ ） 答案：错误 解析：短路试验时副线圈短路，为避免电流过大，输入电压远低于额定电压。 6.变压器效率曲线呈先升后降的趋势，峰值对应铜损等于铁损。（ ） 答案：正确 解析：低负载时铁损占比大，效率低；高负载时铜损增长快，效率下降，峰值出现在铜损等于铁损时。 7.铁损中的涡流损耗可通过采用硅钢片叠压铁心来减小。（ ） 答案：正确 解析：硅钢片绝缘层可阻断涡流路径，叠压结构能有效减小涡流面积，降低涡流损耗。 8.变压器的额定容量SN等于额定电压与额定电流的乘积，单位为kV·A。（ ） 答案：正确 解析：额定容量是变压器的视在功率额定值，计算公式为SN=U2NI2N，单位为kV·A。 9.提高负载功率因数cosΦ₂可提高变压器的效率。（ ） 答案：正确 解析：功率因数提高时，输出有功功率增大，而损耗不变，故效率升高。 10.超导变压器的损耗降低主要是因为消除了铁损。（ ） 答案：错误 解析：超导变压器的优势是降低铜损（超导绕组电阻趋近于零），铁损仍存在（由铁心磁通产生）。 三、选择题 1.下列不属于变压器铁损的是（ ） A.磁滞损耗 B.涡流损耗 C.绕组电阻损耗 D.铁心发热损耗 答案：C 解析：绕组电阻损耗属于铜损，由电流流过绕组产生，与铁损（铁心内损耗）性质不同。 2.某变压器额定铜损为500W，当负载系数β=0.5时，实际铜损为（ ） A.125W B.250W C.500W D.1000W 答案：A 解析：铜损与β²成正比，故实际铜损=500×0.5²=125W。 3.变压器空载运行时，一次绕组电流的主要作用是（ ） A.产生铜损 B.产生主磁通 C.输出功率 D.平衡二次电流 答案：B 解析：空载时二次绕组无电流，一次电流主要为励磁电流，用于建立铁心主磁通。 4.下列措施中，不能减小变压器铜损的是（ ） A.增大绕组导线截面积 B.采用高导电率材料 C.降低负载电流 D.减小铁心厚度 答案：D 解析：铁心厚度影响铁损（涡流路径），与铜损（绕组电阻）无关，故减小铁心厚度不能减小铜损。 5.变压器效率公式η=βSNcosΦ₂/βSNcosΦ₂+PFe+β2PCuN中，SN代表（ ） A.输出功率 B.输入功率 C.额定容量 D.损耗功率 答案：C 解析：SN为变压器额定容量，是额定电压与额定电流的乘积，反映变压器的功率传输能力。 6.当变压器负载系数β<βₘ（最高效率点负载系数）时，效率随β增大而（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降 答案：A 解析：β<βₘ时，铁损占比大，随β增大，输出功率增长快于损耗，效率升高。 7.某单相变压器SN=10kV·A，PFe=80W，PCuN=320W，其最高效率时的βₘ为（ ） A.0.25 B.0.5 C.0.75 D.1.0 答案：B 解析：βₘ=√(PFe/PCuN)=√(80/320)=0.5。 8.变压器短路试验的目的不包括（ ） A.测量额定铜损 B.计算绕组电阻 C.确定铁损大小 D.分析负载特性 答案：C 解析：短路试验主要测铜损和绕组参数，铁损需通过空载试验测量。 9.下列关于负载系数β的说法，正确的是（ ） A.β越大，效率一定越高 B.β=0时，输出功率为零 C.β与功率因数成正比 D.β与电压无关 答案：B 解析：β=0时，二次电流为零，输出功率为零；A错误（β过大效率会下降），C错误（β与功率因数无关），D错误（电压影响铁损，间接影响βₘ）。 10.能同时减小变压器铁损和铜损的措施是（ ） A.降低电源电压 B.采用超导绕组+硅钢片铁心 C.减小负载 D.增加绕组匝数 答案：B 解析：超导绕组减小铜损，硅钢片铁心减小铁损，可同时降低两种损耗；A降低铁损但可能影响输出，C仅减小铜损，D增加绕组电阻会增大铜损。 11.变压器效率最高时，其总损耗为（ ） A.PFe B.PCuN C.2PFe D.PFe+PCuN 答案：C 解析：最高效率时PCu=PFe，总损耗=PFe+PCu=2PFe。 12.某变压器空载损耗P_0=100W，额定铜损PCuN=400W，当β=0.6时，总损耗为（ ） A.100W B.244W C.500W D.644W 答案：B 解析：总损耗=PFe+β²PCuN=100+0.6²×400=100+144=244W。 13.下列设备中，利用变压器原理工作的是（ ） A.直流电动机 B.电阻炉 C.电压互感器 D.电容器 答案：C 解析：电压互感器通过电磁感应变换电压，符合变压器原理；A是电磁力驱动，B是电阻发热，D是储能元件。 14.变压器铁损恒定的原因是（ ） A.绕组电阻不变 B.电源电压恒定 C.负载电流不变 D.铁心材料不变 答案：B 解析：铁损由交变磁通决定，电源电压恒定时，磁通基本不变，故铁损恒定。 15.当变压器负载的功率因数cosphi₂降低时，其效率（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.与β相关 答案：B 解析：cosphi₂降低，输出有功功率减小，而损耗不变，故效率降低。 16.下列关于超导变压器的说法，错误的是（ ） A.铜损极低 B.体积更小 C.铁损为零 D.适用于大容量场合 答案：C 解析：超导变压器仍有铁心，交变磁通会产生铁损，故铁损不为零。 17.变压器铭牌上的“97%”通常表示（ ） A.最大效率 B.额定效率 C.空载效率 D.短路效率 答案：B 解析：铭牌效率一般指额定负载下的效率，即β=1时的效率。 18.空载试验时，变压器二次绕组应（ ） A.短路 B.开路 C.接额定负载 D.接可变电阻 答案：B 解析：空载试验需二次绕组开路，使一次绕组仅流过励磁电流，测量铁损。 19.负载系数β=0.5时，变压器的铜损与额定铜损之比为（ ） A.0.25 B.0.5 C.1 D.2 答案：A 解析：铜损与β²成正比，故比值=0.5²=0.25。 20.下列因素中，不会影响变压器最大效率的是（ ） A.铁损大小 B.额定铜损 C.负载功率因数 D.电源频率 答案：D 解析：最大效率取决于PFe和PCuN（决定βₘ）及功率因数（影响输出功率），与电源频率无关（频率影响铁损大小，但题目中为“影响最大效率”而非“影响铁损”）。 21.变压器运行时，若长期处于低负载状态（β<0.3），其主要问题是（ ） A.铜损过大 B.铁损占比过高 C.输出电压不稳 D.绕组过热 答案：B 解析：低负载时铁损（不变）占总损耗比例大，效率低，经济性差。 22.计算变压器效率时，间接法的优势是（ ） A.无需测量功率 B.避开微小差值测量 C.适用于低效率设备 D.可直接测输出功率 答案：B 解析：变压器效率高，输入与输出功率差值小，直接测量误差大；间接法通过测损耗计算，精度更高。 23.某变压器U1N=220V，U2N=36V，I2N=5A，其额定容量SN为（ ） A.1100VA B.180VA C.36VA D.220VA 答案：B 解析：SN=U2NI2N=36×5=180VA。 24.变压器铁心采用硅钢片的主要原因是（ ） A.降低磁滞损耗 B.提高机械强度 C.减小绕组电阻 D.增强导磁性 答案：A 解析：硅钢片含硅，可降低磁滞回线面积，从而减小磁滞损耗。 25.当变压器的铁损与额定铜损之比为1:4时，其最高效率对应的βₘ为（ ） A.0.25 B.0.5 C.0.75 D.1.0 答案：B 解析：βₘ=√(PFe/PCuN)=√(1/4)=0.5。 四、简答题 1.简述如何从运行角度提高变压器的效率。 答案：①避免长期低负载运行，使β接近βₘ（0.5~0.6）；②提高负载功率因数，如加装无功补偿装置；③定期维护，保持绕组清洁以降低电阻；④合理选择变压器容量，避免“大马拉小车”。这些措施可减少损耗占比，提升效率。 2.解释变压器效率曲线中，β<βₘ时效率随β增大而升高的原因。 答案：β<βₘ时，铁损（不变损耗）占总损耗比例大。随β增大，输出有功功率增大，而铁损不变，铜损增长较慢，总损耗占输出功率的比例下降，故效率随β增大而升高。 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 $$