专题五 变压器的空载试验和短路试验（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题五 变压器的空载试验和短路试验 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 明确试验目的是 “测量变压器的空载损耗和空载电流，计算励磁阻抗及 “空载损耗仅与铁芯损耗有关，与负载无关” 的关键特性。 考察空载试验（原边加额定电压、副边开路，注意电压对铁损耗的影响）与短路试验的操作条件及误差规避要点。 考察原边必须施加 “额定电压”，副边需 “完全开路”；需注意 “试验时环境温度对空载电流的轻微影响，但通常可忽略”。 考纲解读—考试要求 能根据空载试验数据计算励磁阻抗、励磁电阻与励磁电抗，根据短路试验数据（短路电压、额定电流、短路损耗）计算短路阻抗、短路电阻与短路电抗。 理解空载试验（原边需加额定电压、副边完全开路）与短路试验（原边加低电压、副边达额定电流）的关键操作条件，能说明电压 / 电流偏差对试验结果的影响。 能准确阐述变压器空载试验与短路试验的核心目的，掌握两者的试验接线方式（空载试验原边接额定电压、副边开路；短路试验副边短路、原边加低电压）。 4 考纲解读—易考题型 错改试验电压 / 电流要求（如 “空载试验加低电压”“短路试验加额定电压”），或混淆试验所需参数。 实际分析题 多以选择题（选正确 / 错误表述）、判断题形式呈现，要求快速识别 “试验 - 目的 - 损耗” 的逻辑关联错误。 选择题 故意混淆试验与损耗的对应性（如 “空载试验测铜损耗”“短路试验测铁损耗”），或颠倒试验目的（如 “短路试验计算励磁阻抗”）。 判断题 5 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 如图1-23 所示,变压器的空载试验是变压器的基本试验之一,其目的是测定变压器的变比K、空载电流、空载损耗和励磁阻抗等。 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 1.测变比 K 在变压器的空载试验中,将变压器的一次、二次绕组两边均接上电压表,称双电压表法测试变比。进行试验时,调节调压变压器,使一次绕组电压达到额定值,这时二次绕组的空载电压也是额定值==,由此可得该变压器的变比 K 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 2.测空载电流和空载损耗 在变压器的空载试验中,将变压器的二次绕组开路,调节调压变压器,观察电路中电压表V1,使一次绕组电压达到额定值,图中电流表A所测得的电流值即为变压器的空载电流。这时铁心中的主磁通也达到了变压器额定工作时的数值。由于二次绕组开路,没有电流流过,所以二次绕组没有铜损。一次绕组中的空载电流很小,铜损可以忽略不计。 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 因此,变压器一次绕组的输人功率,可以认为全部是变压器的铁损。这时,铁心中的功率损耗也达到了额定工作状态下的数值。这样,电路图中功率表测得的功率,就是变压器的空载损耗即铁损,即 = 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 3.测量计算励磁阻抗、电阻和励磁电抗 在变压器的空载试验中,还可以根据上述试验数据,计算出变压器的励磁阻抗或空载阻抗它是变压器的一次绕组额定电压和空载电流的比值,即 励磁阻抗 =励磁电阻 = 励磁电抗 = 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 励磁阻抗是一个等效阻抗,它所表示的意义是,变压器在空载运行时,流过的空载电流在铁心中建立交变磁通,交变磁通在一次绕组中产生感应电动势,在铁心中引起损耗,对应交变磁通的电抗及对应铁损的等效电阻之和即为励磁阻抗。它是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数。 励磁电阻是表征铁心损耗的一个等效参数,励磁电抗是表征铁心磁化性能的一个等效参数。由于铁心磁路的磁化曲线是非线性的,和之间也是非线性关系,即励磁阻抗不是常值。而是随着工作点饱和程度的增加而减少。因此,可以根据所测得励磁阻抗值来确定铁心磁路的饱和程度。但是实际变压器运行时变压器工作在磁化曲线的线性段,主磁通Ф变化很小,可近似认为为常值。 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 4.空载功率因数 当电压变化时,铁心饱和程度变化,因正常电力变压器空载电流很小,空载损耗即为铁损,因此功率因数 由上式可知,越小,越低,说明铁心和绕组质量越好,因此,可通过空载试验功率因数的测量来判断铁心质量和匝数是否恰当或有无匝间短路。 一、变压器的空载试验 知识点梳理和重点概念复习 变压器的短路试验也称负载试验,也是变压器的基本试验之一,其目的是测出变压器的额定铜损耗、短路电压、和短路阻抗等数据,以检査绕组的质量。图 1-24 所示为变压器短路试验电路图。 二、变压器的短路试验 知识点梳理和重点概念复习 1.测铜损pcu 在变压器的短路试验中,将二次绕组短路,首先调节调压变压器,切记给一次绕组所加的!压从零开始逐渐升高,直到一次绕组电流达到额定值为止,这时功率表的读数就是短路试验的钱损PK,即 PK=PcuN 二、变压器的短路试验 知识点梳理和重点概念复习 2.测短路电压 U 在进行变压器短路试验时,使一次绕组电流等于额定电流值时的电压称为短路电压或阻抗电压,用 UK表示。短路电压(阻抗电压)一般表示为额定电压的百分之几。如有的变压器铭牌中表示阻抗电压:4.94%。 一般中小型电力变压器,短路电压是很小的,只有额定电压的 4%~10.5%,大型电力变压器为12.5%~17.5%。 二、变压器的短路试验 知识点梳理和重点概念复习 3.测量计算短路阻ZK短路电阻rK,短路电抗 XK 当变压器短路时,短路阻抗即是变压器的漏阻抗,它对变压器的外特性有较大的影响。从正常运行角度看,希望变压器的短路电压(短路阻抗)小些,但对发生短路故障而言,则希望短路电压(短路阻抗)大些。设计变压器时,使漏阻抗大些,可以限制短路电流的数值。对于变压器短路试验,多为高压侧接电源,低压侧短路进行测试。 二、变压器的短路试验 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：空载试验主要测铁损耗和空载电流，A、C 是短路试验内容，D 需结合空载与短路损耗计算，故 B 正确。 1.变压器空载试验的核心目的是（ ） A. 测量铜损耗和短路电压 B. 测量铁损耗和空载电流 C. 计算短路阻抗和短路电阻 D. 测量额定负载下的效率 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：空载试验需副边开路（无负载电流），避免产生铜损耗影响铁损耗测量，A 是短路试验状态，B、D 会引入负载电流，故 C 正确。 2.进行变压器空载试验时，副边应处于什么状态？（ ） A. 短路 B. 接额定负载 C. 开路 D. 接半载负载 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：铁损耗与电压平方成正比，需加额定电压才能测额定工况下的铁损耗，A 是短路试验电压，C、D 不符合试验要求，故 B 正确。 3.变压器空载试验中，原边应施加的电压是（ ） A. 低电压（约额定电压的 5%~10%） B. 额定电压 C. 任意电压 D. 副边额定电压 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：空载时副边开路，无负载电流，铜损耗极小，主要是铁芯的铁损耗，A 是短路损耗主要成分，C、D 占比极小，故 B 正确。 4.变压器空载损耗主要是（ ） A. 绕组铜损耗 B. 铁芯磁滞损耗和涡流损耗（铁损耗） C. 机械损耗 D. 附加损耗 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：铁损耗与电压平方成正比，电压偏低时，铁芯磁密减小，磁滞、涡流损耗减小，测量值偏小，A、C、D 不符合损耗与电压的关系，故 B 正确 5.若变压器空载试验时原边电压偏低，会导致测量的空载损耗P0（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：空载试验副边开路，无副边电流，测量的是原边的励磁电流，A、C、D 均不符合试验状态，故 B 正确。 6.变压器空载试验时，测量的空载电流是（ ） A. 副边电流 B. 原边电流 C. 原副边电流之和 D. 短路电流 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：P0是铁损耗，与负载电流无关（负载电流不影响铁芯磁密），A、B、C 表述均正确，故 D 错误。 7.关于变压器空载试验的说法，错误的是（ ） A. 试验时间可稍长，待损耗稳定后读数 B. 副边开路是为了避免产生铜损耗 C. 原边加额定电压是为了模拟额定工况下的铁损耗 D. 空载损耗随负载电流增大而增 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：副边开路无负载电流，铜损耗极小，测量的损耗主要是铁损耗，A、C、D 不符合空载试验损耗特性，故 B 正确。 8.某变压器原边额定电压为 220V，进行空载试验时原边加 220V 电压，副边开路，此时测量的损耗是（ ） A. 铜损耗 B. 铁损耗 C. 铜损耗 + 铁损耗 D. 机械损耗 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：铁芯铁损耗；空载电流 解析：空载试验副边开路，无负载电流，铜损耗可忽略，主要测铁损耗（反映铁芯损耗）和空载电流（反映励磁需求）。 1.变压器空载试验的核心目的是测量______和______，计算励磁阻抗参数。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：原边额定；开路 解析：原边加额定电压是因铁损耗与电压平方成正比，需模拟额定工况下的铁芯磁密；副边开路可避免产生负载电流，防止额外铜损耗影响铁损耗测量精度。 2.进行变压器空载试验时，原边应施加______电压，副边需保持______状态。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：磁滞损耗；涡流损耗；平方 解析：空载时无负载电流，铜损耗极小，P0即铁损耗；铁芯磁密与原边电压成正比，而磁滞、涡流损耗均与磁密平方成正比，因此P0与电压平方成正比。 3.变压器空载损耗\(P_0\)主要由铁芯的______和______组成，其大小与原边电压的______成正比。 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：2%~10%；在铁芯中建立额定磁通量 解析：因铁芯导磁性能好，无需大电流即可建立磁场，故IO数值较小；IO本质是励磁电流，目的是产生磁场，为变压器能量传递提供基础。 4.变压器空载电流I0通常很小，约为原边额定电流的______，其核心作用是______。 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：空载试验主要测量铁芯铁损耗和空载电流，铜损耗和短路电压是短路试验的测量对象，混淆了两类试验的目的与参数，故错误。 1.变压器空载试验的核心目的是测量绕组铜损耗和短路电压。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：副边开路时无负载电流，绕组铜损耗极小，可确保测量的损耗主要为铁芯铁损耗，符合空载试验的操作要求，故正确。 2.进行变压器空载试验时，副边需保持开路状态，以避免产生额外铜损耗。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：空载时无负载电流，铜损耗可忽略，P0即铁损耗；铁损耗与铁芯磁密平方成正比，而磁密与原边电压成正比，因此P0与电压平方成正比，故正确。 3.变压器空载损耗主要是铁芯的磁滞损耗和涡流损耗，与原边电压平方成正比。（ ） 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：短路试验时变压器阻抗极小，加额定电压会导致副边电流远超额定值，烧毁绕组；实际需加低电压（约额定电压的 5%~10%），使副边达额定电流即可，故错误。 4.变压器短路试验中，原边需施加额定电压，以模拟额定工况下的铜损耗。（ ） 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：接线方式：原边接额定电压，副边开路； 核心目的：测量铁芯铁损耗，获取空载电流，计算励磁阻抗，评估铁芯导磁性能； 主要测量参数：原边额定电压下的空载电流、空载损耗。 1.简述变压器空载试验的接线方式、核心目的及主要测量参数。 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案： （1）原边加额定电压：铁损耗与电压平方成正比，加额定电压可模拟变压器额定工况下的铁芯磁密，确保测量的铁损耗是额定运行时的真实值； （2）副边保持开路：避免副边产生负载电流，防止绕组产生额外铜损耗，确保测量的损耗仅为铁芯铁损耗，提高试验精度。 2.为什么变压器空载试验需原边加额定电压，副边保持开路？ 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案： 接线方式：副边短路，原边加低电压； 核心目的：测量绕组铜损耗，获取短路电压，计算短路阻抗，评估电压调整率和并列运行兼容性； 主要测量参数：副边达额定电流时的原边短路电压、短路损耗。 3.简述变压器短路试验的接线方式、核心目的及主要测量参数。 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案： （1）副边短路：短路后变压器等效阻抗极小，仅需加低电压即可使副边达到额定电流，避免原边电压过高导致电流超标烧毁绕组； （2）原边加低电压：控制副边电流为额定值，确保测量的铜损耗是额定负载下的真实值（铜损耗与电流平方成正比），同时避免铁芯磁密过大产生额外铁损耗。 4.为什么变压器短路试验需副边短路，原边加低电压？ 37 重点复习知识点： 1.变压器的短路试验也称负载试验,也是变压器的基本试验之一,其目的是测出变压器的额定铜损耗、短路电压、和短路阻抗等数据,以检査绕组的质量。 2.在进行变压器短路试验时,使一次绕组电流等于额定电流值时的电压称为短路电压或阻抗电压,用 UK表示。 3.从正常运行角度看,希望变压器的短路电压(短路阻抗)小些,但对发生短路故障而言,则希望短路电压(短路阻抗)大些。设计变压器时,使漏阻抗大些,可以限制短路电流的数值。 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。 课堂小结 38 $