专题七 变压器的铭牌（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 专题七 变压器的铭牌 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 明确三相电力变压器型号中各字母、数字的对应意义，区分产品类型、结构特点、设计序号、额定容量及高压侧电压等级。 掌握三相变压器额定容量、额定电压与额定电流的关系，能根据铭牌上的两个参数推导第三个参数，明确公式中电压、电流均指线值。 结合用户负载需求，对照铭牌参数判断变压器是否适配，重点关注额定容量、电压等级、冷却方式等。 考纲解读—考试要求 能从模拟铭牌图中快速、准确提取关键数据，如直接读取识别联结组标号，定位数值，确保信息提取无遗漏、无错误。 熟记各参数的标准单位，能辨析易混淆概念，如区分 “额定容量” 与 “额定输出有功功率”，明确 “阻抗电压” 是百分比参数，而非电压值。 能根据型号快速判断变压器的核心特性，通过冷却方式代号判断散热类型，确保型号与变压器类型、结构的对应无偏差。 4 考纲解读—易考题型 效率随负载系数 β 变化的规律、不同损耗参数对效率曲线的影响。检验学生对 “损耗与效率的动态关联” 的理解，能结合曲线趋势分析实际问题。​ 实际分析题 确保学生理解效率的物理意义，而非单纯记忆公式，避免 “输入输出功率颠倒”“效率可能≥100%” 等认知误区。​ 填空题 铁损耗与铜损耗的本质差异、产生条件及影响因素的精准区分。​检验学生对 “损耗与负载的关联”“损耗与磁场 / 电流的物理关联” 的理解深度，避免概念混淆。​ 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 为使用户对变压器的性能有所了解,制造厂对每一台变压器都安装了一块铭牌,上面标明了变压器型号及各种额定数据。必须理解铭牌上各种数据的意义,才能正确使用变压器,以便在运行、维护时减少失误。 下面介绍三相变压器的铭牌、型号、数据及其意义。 一、三相电力变压器铭牌 知识点梳理和重点概念复习 三相电力变压器铭牌如图1-26 所示。 一、三相电力变压器铭牌 知识点梳理和重点概念复习 1.型号及系列 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 知识点梳理和重点概念复习 2.额定容量 SN 额定容量表示在额定工作条件下变压器输出功率的保证值,是变压器的视在功率。如单相变压器二次绕组的额定电压U2N与额定电流 I2N的乘积是其容量,一次绕组的额定电压U1N与额定电流 I1N的乘积也是其容量。 即SN=U1N I1N=U2N I2N,也是变压器输出最大电功率的能力,不能将变压器的实际输出功率与容量相混淆。 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 知识点梳理和重点概念复习 三相变压器的容量为 SN=U1N I1N=U2N I2N 单位为V·A(伏安)、kV·A(千伏安)、MV·A(兆伏安)。 视在功率采用伏安作单位以便与有功功率以瓦作单位相区别。 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 知识点梳理和重点概念复习 3.额定电压 U1N、U2N 变压器在额定运行情况下,根据变压器绝缘等级和允许温升所规定的一次绕组的线电压值,称为一次绕组的额定电压U1N。在一次绕组加上额定电压后,二次绕组空载时的线电压值,称为二次绕组的額定电压U2N,通常高于线路额定电压 5%,如线路电压为 380 V时,变压器U2N=0.4 kV(400 V)。 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 一般变压器设置三个分接开关位置,三挡分接电压,如果二次绕组输出电压高于规定值时,可将分接开关位置接高压位 10 500 V;输出电压低于规定时,可将分接开关置于9 500 V:正常时,开关位置在 10 000 V位,以调整输出电压。 知识点梳理和重点概念复习 4.额定电流 I1N、I2N 变压器在额定运行情况下,一次、二次绕组长时间工作允许的线电流值,单位为安(A)。 5.额定频率 我国规定标准:工业用交流电频率为 50 Hz。 6.短路电压UK 短路电压表示二次绕组在额定负载和功率因数下所出现的漏阻抗电压降。国标中对此有规定,标在铭牌中。 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 知识点梳理和重点概念复习 7.温升 温升指变压器内绕组或上层油温与变压器周围大气温度之差的允许值。变压器温升分为绕组温升和油面温升。根据国家标准,当环境温度规定为 40 ℃时,绕组和油面可以升高的最高温度,如绕组的额定温升为 65 ℃,油面温升为 55 ℃。变压器A 级绝缘即绕组表面温度不超过 105 ℃,油面温度不超过95 ℃。温升取决于变压器绝缘等级和散热条件。 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 知识点梳理和重点概念复习 例 1-5 一台单相变压器,额定容量 SN=180 kV·A,一次、二次绕组的额定电压U1N、U2N=6000 V/220 V,求一次、二次绕组的额定电流 I1N、I2N各是多大?这台变压器的输出端能否接150 kW,功率因数为 0.75 的感性负载? 解 S=199.98 KV·A S>SN=180 KV·A 二、三相电力变压器铭牌内型号、数据的意义 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：铁损耗由铁芯在交变磁场中发生交变磁化引发，包括磁滞损耗和涡流损耗；A 是铜损耗原因，C、D 与主要损耗无关。 1.变压器的铁损耗产生的核心原因是（ ） A. 绕组电阻发热 B. 铁芯交变磁化 C. 负载电流过大 D. 绝缘材料老化 16 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：铜损耗是绕组因电流热效应产生的损耗，遵循焦耳定律；A、C 属于铁损耗，D 不是变压器主要损耗。 2.下列属于变压器铜损耗的是（ ） A. 铁芯中感应涡流的损耗 B. 绕组通过电流产生的发热损耗 C. 铁芯磁畴翻转产生的损耗 D. 油箱散热过程中的损耗 17 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：空载时一次侧仅通空载电流（约为额定电流的 2%-5%），铜损耗可忽略；但铁芯仍处于交变磁化状态，铁损耗为主。 3.变压器空载运行时，绕组电流极小，此时主要损耗是（ ） A. 铁损耗 B. 铜损耗 C. 铁损耗和铜损耗相等 D. 无任何损耗 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：铁损耗与电源频率、铁芯磁密正相关，频率升高会使磁滞、涡流损耗增大；A、C 影响铜损耗，D 不影响损耗大小。 4.下列因素中，会使变压器铁损耗增大的是（ ） A. 负载电流减小 B. 电源频率升高 C. 绕组电阻减小 D. 负载功率因数降低 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：硅钢片具有低磁滞特性，能减少磁畴翻转的能量损耗；A 会增大磁滞损耗，C、D 不适合做变压器铁芯。 5.为减小变压器的磁滞损耗，应选用（ ）材料制作铁芯 A. 高磁滞特性的铸铁 B. 低磁滞特性的硅钢片 C. 高电阻的铜片 D. 低电阻的铝片 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：铁损耗与负载无关，仅与电压、频率相关，故负载电流变化时铁损耗恒定；B、C、D 均会改变铁损耗大小。 6.变压器的铁损耗在以下哪种工况下基本保持不变（ ） A. 负载电流变化时 B. 电源频率变化时 C. 一次侧电压变化时 D. 铁芯材料变化时 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：负载运行时，铁芯交变磁化产生铁损耗，绕组通电流产生铜损耗，总损耗为两者之和。 7.变压器带负载运行时，总损耗等于（ ） A. 铁损耗 B. 铜损耗 C. 铁损耗与铜损耗之和 D. 铁损耗与铜损耗之差 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：空载时铜损耗极小（空载电流小），铁损耗为主，故 D 表述错误；A、B、C 均符合损耗特性。 8.下列关于变压器损耗的说法，错误的是（ ） A. 铁损耗又称恒定损耗，与负载无关 B. 铜损耗又称可变损耗，与负载相关 C. 短路运行时，铜损耗远大于铁损耗 D. 空载运行时，铜损耗远大于铁损耗 23 常考习题练习与讲解—填空题 答案：铁损耗；铜损耗；铁损耗 解析：变压器核心损耗为铁损耗（磁滞、涡流损耗）和铜损耗（绕组电流热损耗）；铁损耗由铁芯交变磁化产生，与负载无关；铜损耗与电流平方成正比，随负载变化。 1.变压器的两种主要损耗是______和______，其中与负载电流无关的是______。 24 常考习题练习与讲解—填空题 答案：磁滞损耗；涡流损耗；硅钢片 解析：铁损耗由磁畴翻转和铁芯感应涡流（涡流损耗）产生；硅钢片叠压可切断涡流路径，大幅减小涡流损耗，是变压器铁芯的专用材料。 2.变压器的铁损耗包括______和______，为减小涡流损耗，铁芯通常采用______叠压制成。 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：平方；25 解析：铜损耗遵循焦耳定律（P=I²R），与电流平方成正比，即额定铜损耗的 25%。 3.变压器铜损耗与负载电流的______成正比，当负载电流为额定电流的 50% 时，铜损耗为额定铜损耗的______%。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：1.21；平方 解析：铁损耗与铁芯磁密平方成正比，而磁密与一次侧电压成正比（频率不变），故铁损耗；电压升高 10% 后为 1.1U₁，铁损耗为 (1.1)²=1.21 倍。 4.当变压器一次侧电压升高 10%（频率不变）时，其铁损耗会变为原来的______倍，原因是铁损耗与电压的______成正比。 27 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：铁损耗产生于铁芯，由交变磁化引发（磁滞、涡流损耗），与负载电流无关；绕组电流热损耗是铜损耗，与电流平方成正比，题干混淆了损耗类型及产生机理。 1.变压器的铁损耗是由绕组通过电流产生的热损耗，与负载电流成正比。（ ） 28 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：硅钢片本身磁滞损耗低，且叠压结构可将铁芯分割成多个薄片，大幅缩短涡流路径，减小涡流大小，是工业上减小涡流损耗的核心措施。 2.为减小变压器的涡流损耗，将铁芯制成硅钢片叠压结构，是因为叠压能切断涡流的流通路径。（ ） 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：铜损耗与电流平方成正比，电流从 0.8增至，倍数为 (1/0.8)²=1.5625 倍，而非 1.25 倍，题干未考虑 “平方关系”。 3.变压器负载电流从额定电流的 80% 增至 100%，其铜损耗会变为原来的 1.25 倍。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：铁损耗与电压平方成正比，电压为原来的 0.8 倍（降低 20%），铁损耗为原来的 0.8²=0.64 倍，计算逻辑正确。 4.变压器一次侧电压降低 20%（频率不变），其铁损耗会变为原来的 0.64 倍。（ ） 31 常考习题练习与讲解—简答题 答案：铁损耗：产生位置为变压器铁芯，核心原因是铁芯在交变磁场中发生交变磁化，具体包括两部分：①磁滞损耗：铁芯内磁畴随交变磁场反复翻转，克服磁滞阻力消耗的能量；②涡流损耗：交变磁场在铁芯中感应出闭合涡流，涡流通过铁芯电阻产生的热损耗。铜损耗：产生位置为变压器绕组（铜线或铝线），核心原因是绕组通过负载电流时，电流的热效应使绕组电阻发热，遵循焦耳定律（P=I²R），损耗大小与电流平方成正比。 1.简述变压器铁损耗和铜损耗的产生位置及核心产生原因。 32 常考习题练习与讲解—简答题 答案：减小铁损耗的措施： ① 采用硅钢片叠压制作铁芯：硅钢片具有低磁滞特性，可减小磁滞损耗；叠压结构能切断涡流流通路径，大幅减小涡流损耗。② 降低铁芯磁密：通过合理设计铁芯截面积，在保证输出的前提下降低铁芯磁密（磁密与铁损耗正相关），减少磁滞和涡流损耗。 2.工业生产中常用哪些具体措施减小变压器的铁损耗？请列举 2 种并说明原理。 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案： 减小铜损耗的措施：① 增大绕组导线截面积：根据电阻公式（R=ρL/S），导线截面积 S 增大时，绕组电阻 R 减小，铜损耗（P=I²R）随之降低。② 采用高导电材料：选用铜导线替代铝导线（铜的电阻率 ρ 更小），减小绕组电阻，降低铜损耗。 3.工业生产中常用哪些具体措施减小变压器的铜损耗？请列举 并说明原理。 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：空载运行：空载时一次侧仅通入极小的空载电流，根据铜损耗公式，铜损耗极小可忽略；但一次侧加额定电压，铁芯处于额定磁密的交变磁化状态，磁滞和涡流损耗正常产生，因此铁损耗是主要损耗。 短路运行：短路时一次侧加极低的短路电压，铁芯磁密大幅降低，铁损耗极小可忽略；但此时绕组通过额定电流（短路试验需让电流达到额定值），铜损耗大幅增大，因此铜损耗是主要损耗。 4.什么变压器空载运行时主要损耗是铁损耗，而短路运行时主要损耗是铜损耗？请结合两种工况的参数特点分析。 35 重点复习知识点： 1.额定容量表示在额定工作条件下变压器输出功率的保证值,是变压器的视在功率。 2.变压器在额定运行情况下,根据变压器绝缘等级和允许温升所规定的一次绕组的线电压值,称为一次绕组的额定电压U1N。 3.变压器A 级绝缘即绕组表面温度不超过 105 ℃,油面温度不超过95 ℃。温升取决于变压器绝缘等级和散热条件。 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 36 $