专题四 变压器的外特性和电压调整率（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 专题四 变压器的外特性和电压调整率 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 考察外特性曲线横纵坐标定义、不同负载功率因数下曲线斜率差异及结合曲线判断变压器与负载适配性。 考察负载侧（电流、功率因数）与变压器侧（短路阻抗）因素对电压调整率的影响及实际工程应用关联。 考察电压调整率的物理意义、定义式与额定调整率公式辨析及基于已知参数的计算和易错点区分。 考纲解读—考试要求 能分点说明负载电流、负载功率因数及变压器短路阻抗对电压调整率的影响逻辑，且能结合实际工程场景分析调整率的控制意义与措施。 理解变压器电压调整率的物理意义，熟练掌握其定义式与额定调整率公式，能根据给定的空载电压、负载电压等参数准确计算调整率。 能准确阐述变压器外特性的定义，识别外特性曲线的横纵坐标及空载、额定负载关键点位，且能分析纯电阻、感性、容性负载对曲线形状的影响。 4 考纲解读—易考题型 描述工程场景，要求结合外特性曲线变化和电压调整率原理，分析灯泡变暗的原因，并提出 2 种解决措施，考察知识点在实际场景中的应用与问题解决能力。 实际分析题 给出表格，其中部分数据空缺，要求根据已知数据及负载对调整率的影响规律，计算并填写空缺数据，考察对数据计算与规律应用的结合能力。 填空题 给出关于外特性或电压调整率的若干表述，要求选出表述正确的选项，重点考察对基础概念的精准辨析能力，常设置 “混淆原副边参数”“错改公式分母” 等易错选项。 选择题 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 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 知识点梳理和重点概念复习 根据对变压器负载运行情况的分析,当一次绕组电压不变时,如果负载电流增加,在二次绕组内阻抗压降也会增加,二次绕组输出的电压随之下降。这种变化关系可以用变压器的外特性来描述。 一、变压器的外特性 知识点梳理和重点概念复习 当一次绕组电压和负载的功率因数cos,一定时,二次绕组输出的电压与负载电流的关系,称为变压器的外特性曲线,如图1-22所示。它可以用实验的方法测得。 一、变压器的外特性 知识点梳理和重点概念复习 在图1-22 中,当一次绕组加额定电压且=0时,二次绕组端电压 =即变压器二次绕组空载电压为二次绕组额定电压 。 (1)当负载为纯电阻时,cos=1,随着负载电流的增大,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。 一、变压器的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 (2)当负载为电感性时,cos1,随着负载电流的增大,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,使二次绕组的下降所致。 一、变压器的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 (3)当负载为电容性时,cos<1,为负值。超前的无功电流有助磁作用,主磁通会有所增加,也随之增加,使会随的增加而增加。 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。 一、变压器的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 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(=)运行时,二次绕组输出电压的变化量与空载额定电压的百分比,称为变压器的电压调整率,用%表示,即 二、变压器的电压调整率 知识点梳理和重点概念复习 %= 式中 ——变压器空载时二次绕组的额定电压,单位是 V(伏); ——变压器输出额定电流时二次绕组的输出电压,单位是 V(伏)。 二、变压器的电压调整率 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%。 二、变压器的电压调整率 知识点梳理和重点概念复习 但当负载功率因数cos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。 二、变压器的电压调整率 知识点梳理和重点概念复习 例1-3 有一台变压器接通负载后,二次绕组的输出电压为5 700 V,它的电压调整率为5.0%,求二次绕组的额定电压是多少? 解 %= =V=6000V 二、变压器的电压调整率 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：外特性定义为 “负载电流变化时，副边端电压的变化规律”，核心关联副边负载电流与副边端电压，A、C、D 均混淆原副边参数，故 B 正确。 1.变压器外特性的核心是反映哪两个物理量的关系？（ ） A. 原边电流与原边电压 B. 副边负载电流与副边端电压 C. 原边电流与副边电流 D. 原边电压与副边电压 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：空载时副边负载电流，此时副边电压为空载电压，是外特性曲线的起点；A 是原边参数，B 是满载时电压，D 与空载无关，故 C 正确。 2.变压器空载时，外特性曲线的起点对应的副边电压是（ ） A. 原边额定电压 B. 副边额定电压 C. 副边空载电压 D. 短路电压 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：感性负载会使副边漏抗压降的无功分量叠加，导致端电压下降更显著；容性负载可能使曲线上升，纯电阻下降平缓，空载无电流变化，故 B 正确。 3.下列哪种负载会使变压器外特性曲线下降最明显？（ ） A.纯电阻负载 B. 感性负载 C. 容性负载 D. 空载负载 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：外特性曲线以 “副边负载电流” 为横坐标，“副边端电压” 为纵坐标，A、C、D 均不符合曲线定义，故 B 正确。 4.外特性曲线的横坐标代表的物理量是（ ） A.原边负载电流 B. 副边负载电流 C. 原边电压 D. 副边电压 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：容性负载的漏抗压降无功分量会抵消部分电压损失，若功率因数较高，可能使副边端电压随电流增大而轻微上升，A、B、D 不符合容性负载特性，故 C 正确。 5.当变压器带容性负载且功率因数较高时，外特性曲线可能出现的趋势是（ ） A. 持续下降 B. 先降后升 C. 轻微上升 D. 保持水平 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：此时副边电压为额定电压，是外特性曲线的终点；A 是空载电压，C 是原边参数，D 与额定负载无关，故 B 正确。 6.变压器带额定负载时，外特性曲线的终点对应的副边电压是（ ） A. 副边空载电压 B. 副边额定电压 C. 原边额定电压 D. 短路电压 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：空载时起点电压，通常略大（因满载有电压损失），故 C 错误；A、B、D 均符合外特性规律，正确。 7.下列关于变压器外特性的说法，错误的是（ ） A. 外特性曲线能直观反映电压稳定性 B. 负载性质会影响曲线斜率 C. 空载时曲线起点电压等于副边额定电压 D. 感性负载会使曲线下降更明显 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：纯电阻负载下，副边漏阻抗压降随电流增大而增大，导致端电压轻微下降（曲线平缓下降），A、C、D 不符合纯电阻负载特性，故 B 正确。 8.某变压器带纯电阻负载运行，当负载电流从半载增至满载时，副边端电压的变化是（ ） A. 大幅上升 B. 轻微下降 C. 保持不变 D. 先升后降 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：感性 解析：感性负载的漏抗压降无功分量叠加，电压下降最显著；容性可能上升，纯电阻平缓下降，故填 “感性”。 1.三种常见负载（纯电阻、感性、容性）中，______负载会使变压器外特性曲线下降最明显。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：额定；电压稳定性 解析：“额定” 对应 “额定负载”，调整率的核心意义是反映电压稳定性，故填上述答案。 2.额定电压调整率特指变压器带______负载时的电压调整率，是衡量变压器______的重要指标。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：无功；增大 解析：感性负载功率因数降低，电流滞后程度增大，漏电抗的无功压降增大，电压下降更明显，调整率增大，故填上述答案。 3.感性负载功率因数降低，会导致变压器漏抗压降的______分量增大，从而使电压调整率______。 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：减小；增大绕组导线截面积 解析：短路阻抗与调整率正相关，故需 “减小” 短路阻抗；具体措施需对应短路阻抗的构成，举例合理即可，故填上述答案。 4.为降低变压器电压调整率，可通过______（填 “增大” 或 “减小”）短路阻抗的方式实现，具体措施如______（举 1 例）。 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：外特性反映的是 “副边负载电流与副边端电压” 的关系，混淆了原副边电流，故错误。 1.变压器外特性曲线反映的是原边负载电流与副边端电压的关系。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：感性负载会使漏抗压降无功分量叠加，电压下降更明显；容性负载可能抵消漏抗压降，曲线甚至上升，故正确。 2.感性负载比容性负载更容易使变压器外特性曲线下降。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：曲线平缓→负载电流变化时电压波动小→稳定性好，表述相反，故错误。 3.外特性曲线越平缓，说明变压器副边电压的稳定性越差。（ ） 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：感性负载功率因数越高，漏抗压降无功分量越小，电压损失越小，调整率越小，表述相反，故错误。 4.负载功率因数（感性）越高，变压器电压调整率越大。（ ） 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：变压器副边存在漏电阻和漏电抗，带负载时会产生漏阻抗压降；感性负载的电流滞后电压，漏电抗产生的无功压降分量会与端电压方向相反，叠加漏电阻的有功压降，导致副边端电压下降更显著，因此曲线下降更明显。 1.为什么感性负载会使变压器外特性曲线下降更明显？ 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：变压器外特性是指原边电压和负载功率因数不变时，副边端电压随副边负载电流变化的规律；外特性曲线的横坐标为副边负载电流，纵坐标为副边端电压。 2.简述变压器外特性的定义及外特性曲线的横纵坐标。 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：当变压器带感性负载时，负载功率因数对电压调整率的影响为：功率因数越低（滞后程度越大），电压调整率越大；反之，功率因数越高，电压调整率越小。原理是：感性负载电流滞后电压，功率因数降低时，漏电抗产生的无功压降分量增大，叠加漏电阻的有功压降，导致副边端电压下降更明显，电压调整率随之增大。 3.简述负载功率因数（感性）对变压器电压调整率的影响规律。 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案：可采取的措施及原理如下：① 负载端并联补偿电容：补偿感性负载的无功功率，提高负载功率因数，减小漏电抗的无功压降分量，降低副边电压下降幅度，从而减小调整率；② 更换短路阻抗更小的变压器：短路阻抗减小，漏阻抗压降随之减小，副边电压波动减小，调整率降低；③ 增大绕组导线截面积：减小绕组电阻，降低短路阻抗，减少漏阻抗压降，进而降低调整率。 4.某工厂变压器带感性负载时电压调整率超标，除了减小负载电流，还可采取哪些措施降低调整率？请说明原理。 37 重点复习知识点： 1.原边电压和负载功率因数不变时，副边端电压随副边负载电流变化的规律，复习目标：能准确口述两个概念的定义及公式，快速辨别概念混淆类错误表述（如 “外特性反映原边电流与副边电压关系”）。 2.能根据曲线判断负载性质，说明不同负载下曲线形状差异的原因，如 “为何感性负载比容性负载使曲线下降更明显”。 3.能快速准确完成调整率相关计算，结合实际标准分析计算结果，规避 “公式分母错误”“符号遗漏（容性负载负调整率）” 等计算疏漏。 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 $