专题七 三相变压器的磁路结构（教案）-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

专题七 三相变压器的磁路结构（教案）-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 一、考纲解读 1.掌握基尔霍夫定律、欧姆定律在直流/交流电路中的应用，理解电磁感应现象与楞次定律的实际意义。重点区分自感与互感特性，明确磁路基本物理量（如磁通、磁阻）的计算方法。 2.分析理想变压器的变压、变流及阻抗变换规律，理解铁心损耗与绕组铜损的影响。掌握三相变压器的联结组号、额定值计算，以及仪用互感器的安全使用规则。 3.熟练操作变压器电压与匝数关系实验，掌握多用电表测交流电压的规范流程。结合实例分析涡流的利弊，理解自耦变压器、电焊变压器的特殊应用场景。 4.掌握保护接地、接零的原理与实施方法，识别常见电气故障（如绕组短路、铁心过热）。结合电路动态分析，判断负载变化对变压器性能的影响。 二、知识点梳理 一 、三相变压器组的磁路 将三台相同的单相变压器一次、二次绕组按对称式做成三相连接，可组成三相变压器组。 三相变压器组的磁路如图2-1所示，各相磁路是相互独立的，彼此无关。当一次绕组加上三相对称交流正弦电压时，三相绕组的主磁通Φu、Φv、Φw也是对称的，如图2-2所示。三相空载电流也是对称的。在需要特大容量变压器的场所以及运输条件受到限制的地方，为了方便运输或减少备用容量，往往采用三相变压器组来解决以上问题。 二、三相心式变压器的磁路 三相心式变压器的铁心是将三台单相变压器的铁心合在一起演变而成的，如图2-3所示。 如图2-3(a)所示，当绕组流过三相交流电时，通过中间铁心柱的磁通便是U、V、W三个铁心柱磁通的相量和。如果外接三相电源电压对称，则三相磁通的总和,因此，中间铁心柱可以省去，变成了图2-3(b)所示的铁心。为了使结构简单、制造方便、减小体积、节省材料，将三相铁心柱的中心线布置在同一平面内，于是演变成图2-3(c)所示的常用三相心式变压器铁心。这种实用的三相心式变压器的铁心结构，两边两相磁路的磁阻比中间一相磁阻大一些。当外加三相电压对称时，各相磁通相等，但三相空载电流不等，中间那相空载电流小一些。在小容量变压器中表现较明显，一般,在大型变压器中，其不平衡性较小，在计算空载电流时，可取三者算术平均值。因为空载电流较小，对变压器负载影响不大，与三相变压器组比较起来，还是非常经济的。 三、三相五柱式铁心结构 近代大容量变压器，由于受到安装场所空间高度和铁路运输条件的限制，必须降低铁心的高度，常采用五柱式铁心结构，如图2-4所示。在中央三个铁心柱上套有U、V、W三相绕组，左右两侧铁心柱为旁轭，旁轭上没有绕组，专门用来作导磁通路。如果保持铁轭中的磁感应强度不变，经过计算，则铁轭截面及高度与三相心式变压器比较，可减为原来的1/√3。现代渐开线式铁心变压器的结构如图1-5所示。以上几种变压器铁心结构形式，三相心式铁心结构应用较为普遍。三台单相变压器组成的变压器组只在特大容量时，为运输方便而采用，一般很少使用。三相五柱式铁心结构有很多优点，大型变压器多数采用这种结构。渐开线式铁心结构由于机械化程度高，设备复杂，工艺要求高，目前应用还不多。 三、真题练讲 1.（2023年河南省统一考试）某理想变压器原线圈接220V交流电源，副线圈匝数为200匝，输出电压为11V，则原线圈匝数为（ ） A.4000匝 B.2000匝 C.1000匝 D.500匝 答案：A 解析：根据理想变压器电压比公式U1/U2=N1/N2，代入数据得N1=220/11×200=4000匝。 2.（2024年河南省统一考试）变压器空载运行时，一次绕组电流主要用于（ ） A.产生主磁通 B.克服铁心电阻 C.输出功率 D.平衡二次电流 答案：A 解析：空载时二次侧无负载，一次电流主要为激磁电流，用于建立铁心主磁通，此时铁耗远大于铜耗。 3.（2022年河南省统一考试）某三相变压器联结组号为Yyn0，其含义是（ ） A.一次侧星形联结，二次侧星形联结且中性点接地，相位差为0° B.一次侧三角形联结，二次侧星形联结，相位差为30° C.一次侧星形联结，二次侧三角形联结，相位差为180° D.一次侧三角形联结，二次侧三角形联结，相位差为0° 答案：A 解析：Yyn0表示一次侧星形联结，二次侧星形联结且中性点接地，高低压绕组线电压相位差为0°，常用于配电系统。 4.（2025年山东省统一考试）在“探究变压器电压与匝数关系”实验中，下列操作错误的是（ ） A.先用交流电压最大量程挡试测 B.确保铁心叠片紧密绝缘 C.原线圈接入低压直流电源 D.副线圈空载时测量电压 答案：C 解析：变压器只能工作于交流电路，直流电源无法产生交变磁通，导致实验失败。 5.（2021年江苏省统一考试）某变压器额定容量为10kVA，额定电压为220V/110V，则额定电流为（ ） A.45.5A/90.9A B.90.9A/45.5A C.22.7A/45.5A D.45.5A/22.7A 答案：A 解析：一次侧额定电流I1=10000/220≈45.5A，二次侧I2=10000/110≈90.9A，符合电流与匝数成反比规律。 四、限时练讲 1.变压器铁心采用硅钢片叠压的主要目的是（ ） A.减小涡流损耗 B.提高机械强度 C.降低成本 D.便于加工 答案：A 解析：硅钢片表面绝缘可限制涡流路径，显著降低铁心中的涡流发热。 2.某变压器原副线圈匝数比为5:1，若副线圈接10Ω电阻，则原线圈等效阻抗为（ ） A.250Ω B.50Ω C.10Ω D.2Ω 答案：A 解析：阻抗变换公式R1=k^2 R2=5^2\times 10=250\,\Omega，体现变压器对负载阻抗的放大作用。 3.下列哪种情况会导致变压器效率下降？（ ） A.负载功率因数提高 B.铁心硅钢片绝缘损坏 C.绕组导线截面积增大 D.环境温度降低 答案：B 解析：铁心绝缘损坏会加剧涡流损耗，导致铁耗增加，效率降低。 4.三相变压器Dyn11联结组中，二次侧线电压超前一次侧线电压（ ） A.30° B.60° C.90° D.180° 答案：A 解析：Dyn11表示二次侧线电压超前一次侧30°，常用于谐波含量较高的配电系统。 5.测量变压器绕组直流电阻时，应使用（ ） A.万用表直流电压挡 B.兆欧表 C.电桥 D.钳形电流表 答案：C 解析：电桥可精确测量小电阻，适合检测绕组是否存在短路或接触不良。 6.变压器带感性负载时，二次侧电压会（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降 答案：B 解析：感性负载使二次电流滞后，导致绕组漏抗压降增大，输出电压降低。 7.自耦变压器的主要缺点是（ ） A.体积大 B.效率低 C.一二次侧有电联系 D.成本高 答案：C 解析：自耦变压器一二次侧直接电连接，若绝缘损坏可能导致高压窜入低压侧，存在安全隐患。 8.变压器空载合闸时，励磁涌流最大可达额定电流的（ ） A.1-2倍 B.3-5倍 C.6-8倍 D.10-12倍 答案：C 解析：空载合闸时铁心暂态饱和，励磁电流急剧增大，可能引发保护装置误动作。 9.简述变压器的工作原理。 答案：变压器基于电磁感应原理，原线圈通入交流电产生交变磁通，通过铁心耦合至副线圈，在副线圈中感应出电动势。根据匝数比U1/U2=N1/N2，实现电压变换。理想情况下，输入功率等于输出功率，即U1 I1=U2 I2，体现能量守恒。 10.列举三种安全用电措施。 答案： ①保护接地：将电气设备金属外壳与大地可靠连接，防止漏电时外壳带电； ②安装漏电保护器：当线路漏电或人体触电时迅速切断电源； ③避免过载运行：根据设备额定功率合理分配负载，防止导线过热引发火灾。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.重点掌握变压器变比公式、电流关系及阻抗变换。通过典型例题反复练习，熟练运用公式解决实际问题，如已知匝数比求电压或电流。 2.理解“探究变压器电压与匝数关系”实验的步骤和注意事项，如使用交流电源、试测电压量程等。通过实验数据验证公式，加深对电磁感应现象的直观认识。 3.对比自耦变压器与普通双绕组变压器的结构差异，明确仪用互感器的安全使用规则。区分主磁通与漏磁通的作用，理解铁心损耗与绕组铜损对效率的影响。 4.结合电路动态分析（如负载变化对电压的影响），判断变压器运行状态。学习常见故障（如绕组短路、铁心过热）的检测方法，提升实际问题解决能力。 5.定期练习历年真题，重点分析河南省等地区的典型题型，总结高频考点（如联结组号、额定值计算）。建立错题本，标注易错点（如相位关系、实验操作规范），强化薄弱环节。 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 $$