专题十九 小型变压器的设计（专项练习）河北省对口招生《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十九 小型变压器的设计 一、填空题 1.变压器的额定容量单位是______。 答案：伏安（VA） 解析：额定容量是变压器的视在功率指标，单位为伏安（VA）或千伏安（kVA），区别于有功功率的单位瓦特（W）。 2.单相变压器额定容量的计算公式为S=______=U₂I₂。 答案：U₁I₁ 解析：单相变压器的额定容量等于一次侧额定电压与额定电流的乘积，也等于二次侧额定电压与额定电流的乘积。 3.计算铁心截面积时，需考虑叠片系数，铁心净截面积Sₑ=Kₚ×a×b，其中Kₚ代表______。 答案：叠片系数 解析：叠片系数用于修正硅钢片叠装时的间隙影响，一般取值0.9-0.95，a、b分别为铁心柱的宽和叠厚。 4.若铁心柱宽3cm、叠厚4cm，叠片系数0.9，则铁心净截面积为______cm²。 答案：10.8 解析：代入公式，计算时需注意单位统一为同一长度单位。 5.绕组匝数的计算公式中，B代表______。 答案：磁感应强度（或磁通密度） 解析：B是铁心的磁通密度，单位为特斯拉（T），取值需略低于硅钢片的饱和磁通密度，避免铁心饱和。 6.变压器电压比与匝数比的关系为U₁/U₂=______。 答案： 解析：这是变压器的基本原理，一次侧与二次侧的电压比等于其绕组匝数比。 7.确定绕组导线截面积的主要依据是______和电流密度。 答案：额定电流 解析：导线截面积计算公式为，其中I为绕组额定电流，J为电流密度（小型变压器一般取2-3A/mm²）。 8.若绕组额定电流为2A，电流密度取，则导线截面积为______mm²。 答案：0.8 解析：由，通过电流和电流密度可直接计算导线所需截面积。 9.小型变压器绕组通常优先选用______作为导线材质。 答案：铜 解析：铜线电阻率低、导电性能好、机械强度高，虽成本略高，但能满足小型变压器的性能要求。 10.铁心窗口的主要作用是______。 答案：放置绕组 解析：铁心窗口是铁心柱与铁轭之间的空间，核心功能是容纳一、二次绕组及绝缘材料。 二、判断题 1.变压器的额定容量等于其输出的有功功率。（ ） 答案：× 解析：额定容量是视在功率（），有功功率（）与功率因数相关，两者不相等。 2.铁心净截面积是铁心柱的总面积，无需考虑叠片间隙。（ ） 答案：× 解析：铁心总面积包含叠片间隙，净截面积需用总面积乘以叠片系数（扣除间隙），才能用于磁路计算。 3.电源频率降低时，若其他参数不变，绕组匝数应增加。（ ） 答案：√ 解析：由可知，N与f成反比，频率降低则匝数需增加，以避免磁通密度过高导致铁心饱和。 4.变压器高压绕组的匝数一定比低压绕组多。（ ） 答案：√ 解析：根据电压比等于匝数比（），高压绕组电压高，因此匝数必然多于低压绕组。 5.导线截面积越大，其载流能力越强。（ ） 答案：√ 解析：在电流密度一定时，导线截面积越大，允许通过的额定电流越大，载流能力越强。 6.电流密度取值越大，导线截面积可越小，因此设计时应尽量取大值。（ ） 答案：× 解析：电流密度过大易导致导线发热严重，铜损耗增加，甚至烧毁绕组，需根据散热条件合理取值（2-3A/mm²）。 7.铁心窗口面积仅需满足绕组放置即可，无需考虑绝缘材料。（ ） 答案：× 解析：窗口面积需同时容纳绕组和绝缘材料，若忽略绝缘，会导致绕组绕制困难、绝缘性能不达标。 8.填充系数越高，窗口利用率越高，因此设计时应追求尽可能高的填充系数。（ ） 答案：× 解析：填充系数过高会导致绕组排列紧密、绕制困难，且不利于散热，小型变压器一般控制在0.25-0.4。 9.变压器额定容量越大，所需的铁心截面积也越大。（ ） 答案：√ 解析：额定容量大意味着所需磁通量多，增大铁心截面积可降低磁通密度，避免铁心饱和，满足容量需求。 10.铝线的导电性能优于铜线，因此小型变压器优先选用铝线。（ ） 答案：× 解析：铜线电阻率低于铝线，导电性能更好，机械强度更高，小型变压器对性能要求较高，通常优先选用铜线。 三、选择题 1.变压器的额定容量单位是（ ） A. 瓦特（W） B. 伏安（VA） C. 安培（A） D. 伏特（V） 答案：B 解析：额定容量是变压器在额定电压、额定电流下能长期输出的最大视在功率，单位为伏安（VA）或千伏安（kVA），区别于有功功率（单位W）。 2.下列关于变压器额定容量的说法，正确的是（ ） A. 额定容量等于有功功率 B. 额定容量仅由一次绕组参数决定 C. 额定容量反映变压器的负载能力 D. 额定容量与功率因数成正比 答案：C 解析：额定容量是变压器的重要性能指标，直接反映其长期安全负载的能力；A项中额定容量是视在功率，不等于有功功率；B项额定容量由一、二次绕组共同决定；D项额定容量是定值，与功率因数无关。 3.已知一台单相变压器额定电压为220V/36V，额定电流为0.5A/3.06A，其额定容量为（ ） A. 110VA B. 108VA C. 120VA D. 115VA 答案：A 解析：额定容量，或，两者计算结果一致。 4.设计小型变压器时，确定额定容量的首要依据是（ ） A. 铁心材料 B. 负载的功率需求 C. 导线截面积 D. 绕组匝数 答案：B 解析：变压器的额定容量需匹配负载的功率需求，确保能满足负载正常工作，是设计的首要依据。 5.小型单相变压器的额定容量计算公式为（ ） A. B. C. D. 答案：B 解析：变压器额定容量是视在功率，对于单相变压器，是功率因数，与有功功率相关，并非额定容量公式。 6.若变压器额定容量为200VA，二次额定电压为24V，则二次额定电流约为（ ） A. 8.33A B. 6.67A C. 10A D. 5A 答案：A 解析：由得，。 7.下列因素中，不会影响变压器额定容量的是（ ） A. 铁心尺寸 B. 绕组导线粗细 C. 负载的阻抗 D. 绝缘材料等级 答案：C 解析：铁心尺寸、导线粗细、绝缘等级均影响变压器的散热和承载能力，从而影响额定容量；负载阻抗决定实际工作电流，不改变变压器本身的额定容量。 8.变压器铭牌上标注的“500VA”表示的是（ ） A. 有功功率 B. 无功功率 C. 视在功率 D. 瞬时功率 答案：C 解析：变压器铭牌上的容量标注为视在功率，单位为VA或kVA，“500VA”即表示视在功率为500伏安。 9.计算铁心截面积时，通常以铁心的（ ）作为计算依据 A. 外接圆面积 B. 净截面积 C. 总面积 D. 窗口面积 答案：B 解析：铁心截面积计算需考虑硅钢片的叠片系数，净截面积=总面积×叠片系数，是磁路计算的关键依据，总面积未扣除叠片间隙，不能直接使用。 10.铁心截面积的计算公式中，代表（ ） A. 功率系数 B. 叠片系数 C. 电压系数 D. 匝数系数 答案：B 解析：公式中a、b分别为铁心柱的宽和叠厚，为叠片系数（一般取0.9左右），用于计算铁心净截面积。 11.设计小型变压器时，若额定容量增大，铁心截面积应（ ） A. 减小 B. 不变 C. 增大 D. 无法确定 答案：C 解析：额定容量增大，所需磁通量增加，根据电磁感应原理，铁心截面积需相应增大以降低磁通密度，避免铁心饱和。 12.已知铁心柱宽a=3cm，叠厚b=4cm，叠片系数Kₚ=0.9，则铁心净截面积为（ ） A. 12cm² B. 10.8cm² C. 13.3cm² D. 9cm² 答案：B 解析：。 13.下列关于铁心截面积的说法，错误的是（ ） A. 铁心截面积过小易导致铁心饱和 B. 铁心截面积过大会增加变压器体积和成本 C. 铁心截面积与额定电压无关 D. 铁心截面积需根据额定容量和磁通密度确定 答案：C 解析：铁心截面积与额定电压相关，由公式可知，额定电压U变化时，在f、N、Φₘ一定的情况下，Sₑ需相应调整。 14.小型变压器常用硅钢片的叠片系数一般取值范围是（ ） A. 0.5-0.6 B. 0.7-0.8 C. 0.9-0.95 D. 0.6-0.7 答案：C 解析：小型变压器使用的硅钢片表面绝缘层较薄，叠片系数通常较高，一般在0.9-0.95之间。 15.若变压器一次额定电压为220V，电源频率为50Hz，磁通密度取1.4T，铁心净截面积为10cm²，则一次绕组匝数约为（ ） A. 280匝 B. 320匝 C. 350匝 D. 400匝 答案：A 解析：由公式，先统一单位：，代入得匝。 16.绕组匝数的计算公式N=U/(4.44fSₑB)中，B代表（ ） A. 磁感应强度（磁通密度） B. 磁场强度 C. 磁导率 D. 磁通量 答案：A 解析：公式中B为铁心的磁感应强度（即磁通密度），单位为特斯拉（T），是设计绕组匝数的关键参数之一。 17.设计变压器时，若电源频率降低，而其他参数不变，则绕组匝数应（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 随机调整 答案：A 解析：由匝数公式可知，N与f成反比，频率降低时，为保持磁通密度不变，绕组匝数需增加。 18.下列因素中，与绕组匝数成反比的是（ ） A. 额定电压 B. 电源频率 C. 铁心截面积 D. 磁通密度 答案：B 解析：根据N=U/(4.44fSₑB)，N与U成正比，与f、Sₑ、B均成反比，因此与匝数成反比的是电源频率。 19.若变压器一、二次额定电压分别为380V和24V，一次绕组匝数为1140匝，则二次绕组匝数约为（ ） A. 72匝 B. 80匝 C. 60匝 D. 90匝 答案：A 解析：变压器电压比等于匝数比，即，因此匝。 20.为避免变压器铁心饱和，磁通密度B的取值应（ ） A. 等于硅钢片的饱和磁通密度 B. 略低于硅钢片的饱和磁通密度 C. 远高于硅钢片的饱和磁通密度 D. 与饱和磁通密度无关 答案：B 解析：硅钢片有固定的饱和磁通密度，设计时B值需略低于该值，若等于或高于饱和值，铁心会饱和，导致励磁电流急剧增大，损耗增加。 21.小型变压器中，低压绕组的匝数通常比高压绕组（ ） A. 多 B. 少 C. 相等 D. 无法比较 答案：B 解析：由电压比等于匝数比可知，低压绕组电压低，因此匝数通常比高压绕组少。 22.计算绕组匝数时，若铁心截面积计算偏小，会导致实际匝数（ ） A. 偏多 B. 偏少 C. 不变 D. 先多后少 答案：B 解析：由，偏小会导致计算出的N偏小，实际使用时易使磁通密度过高，铁心饱和。 23.确定绕组导线截面积的主要依据是（ ） A. 绕组匝数 B. 额定电流 C. 铁心截面积 D. 电源频率 答案：B 解析：导线截面积需根据绕组的额定电流选择，确保电流通过时发热不超过允许范围，满足载流要求。 24.导线截面积的计算公式中，J代表（ ） A. 电流密度 B. 电压密度 C. 功率密度 D. 磁通密度 答案：A 解析：J为电流密度，单位为A/mm²，小型变压器中电流密度一般取2-3A/mm²，根据散热条件调整。 25.若变压器一次额定电流为2A，电流密度取2.5A/mm²，则一次绕组导线截面积为（ ） A. 0.8mm² B. 1.2mm² C. 0.5mm² D. 1.5mm² 答案：A 解析：。 四、简答题 1.什么是变压器的额定容量？其单位是什么？ 答案：变压器的额定容量是指在额定电压、额定电流下，变压器能长期安全输出的最大视在功率；单位是伏安（VA）或千伏安（kVA）。 2.计算铁心截面积时为何要引入叠片系数？ 答案：因为硅钢片叠装时，片间存在绝缘层和微小间隙，不能完全紧密贴合；叠片系数用于修正这种间隙影响，计算出实际参与磁路工作的铁心净截面积。 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 $ 专题十九 小型变压器的设计 一、填空题 1.变压器的额定容量单位是______。 2.单相变压器额定容量的计算公式为S=______=U₂I₂。 3.计算铁心截面积时，需考虑叠片系数，铁心净截面积Sₑ=Kₚ×a×b，其中Kₚ代表______。 4.若铁心柱宽3cm、叠厚4cm，叠片系数0.9，则铁心净截面积为______cm²。 5.绕组匝数的计算公式中，B代表______。 6.变压器电压比与匝数比的关系为U₁/U₂=______。 7.确定绕组导线截面积的主要依据是______和电流密度。 8.若绕组额定电流为2A，电流密度取，则导线截面积为______mm²。 9.小型变压器绕组通常优先选用______作为导线材质。 10.铁心窗口的主要作用是______。 二、判断题 1.变压器的额定容量等于其输出的有功功率。（ ） 2.铁心净截面积是铁心柱的总面积，无需考虑叠片间隙。（ ） 3.电源频率降低时，若其他参数不变，绕组匝数应增加。（ ） 4.变压器高压绕组的匝数一定比低压绕组多。（ ） 5.导线截面积越大，其载流能力越强。（ ） 6.电流密度取值越大，导线截面积可越小，因此设计时应尽量取大值。（ ） 7.铁心窗口面积仅需满足绕组放置即可，无需考虑绝缘材料。（ ） 8.填充系数越高，窗口利用率越高，因此设计时应追求尽可能高的填充系数。（ ） 9.变压器额定容量越大，所需的铁心截面积也越大。（ ） 10.铝线的导电性能优于铜线，因此小型变压器优先选用铝线。（ ） 三、选择题 1.变压器的额定容量单位是（ ） A. 瓦特（W） B. 伏安（VA） C. 安培（A） D. 伏特（V） 2.下列关于变压器额定容量的说法，正确的是（ ） A. 额定容量等于有功功率 B. 额定容量仅由一次绕组参数决定 C. 额定容量反映变压器的负载能力 D. 额定容量与功率因数成正比 3.已知一台单相变压器额定电压为220V/36V，额定电流为0.5A/3.06A，其额定容量为（ ） A. 110VA B. 108VA C. 120VA D. 115VA 4.设计小型变压器时，确定额定容量的首要依据是（ ） A. 铁心材料 B. 负载的功率需求 C. 导线截面积 D. 绕组匝数 5.小型单相变压器的额定容量计算公式为（ ） A. B. C. D. 6.若变压器额定容量为200VA，二次额定电压为24V，则二次额定电流约为（ ） A. 8.33A B. 6.67A C. 10A D. 5A 7.下列因素中，不会影响变压器额定容量的是（ ） A. 铁心尺寸 B. 绕组导线粗细 C. 负载的阻抗 D. 绝缘材料等级 8.变压器铭牌上标注的“500VA”表示的是（ ） A. 有功功率 B. 无功功率 C. 视在功率 D. 瞬时功率 9.计算铁心截面积时，通常以铁心的（ ）作为计算依据 A. 外接圆面积 B. 净截面积 C. 总面积 D. 窗口面积 10.铁心截面积的计算公式中，代表（ ） A. 功率系数 B. 叠片系数 C. 电压系数 D. 匝数系数 11.设计小型变压器时，若额定容量增大，铁心截面积应（ ） A. 减小 B. 不变 C. 增大 D. 无法确定 12.已知铁心柱宽a=3cm，叠厚b=4cm，叠片系数Kₚ=0.9，则铁心净截面积为（ ） A. 12cm² B. 10.8cm² C. 13.3cm² D. 9cm² 13.下列关于铁心截面积的说法，错误的是（ ） A. 铁心截面积过小易导致铁心饱和 B. 铁心截面积过大会增加变压器体积和成本 C. 铁心截面积与额定电压无关 D. 铁心截面积需根据额定容量和磁通密度确定 14.小型变压器常用硅钢片的叠片系数一般取值范围是（ ） A. 0.5-0.6 B. 0.7-0.8 C. 0.9-0.95 D. 0.6-0.7 15.若变压器一次额定电压为220V，电源频率为50Hz，磁通密度取1.4T，铁心净截面积为10cm²，则一次绕组匝数约为（ ） A. 280匝 B. 320匝 C. 350匝 D. 400匝 16.绕组匝数的计算公式N=U/(4.44fSₑB)中，B代表（ ） A. 磁感应强度（磁通密度） B. 磁场强度 C. 磁导率 D. 磁通量 17.设计变压器时，若电源频率降低，而其他参数不变，则绕组匝数应（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 随机调整 18.下列因素中，与绕组匝数成反比的是（ ） A. 额定电压 B. 电源频率 C. 铁心截面积 D. 磁通密度 19.若变压器一、二次额定电压分别为380V和24V，一次绕组匝数为1140匝，则二次绕组匝数约为（ ） A. 72匝 B. 80匝 C. 60匝 D. 90匝 20.为避免变压器铁心饱和，磁通密度B的取值应（ ） A. 等于硅钢片的饱和磁通密度 B. 略低于硅钢片的饱和磁通密度 C. 远高于硅钢片的饱和磁通密度 D. 与饱和磁通密度无关 21.小型变压器中，低压绕组的匝数通常比高压绕组（ ） A. 多 B. 少 C. 相等 D. 无法比较 22.计算绕组匝数时，若铁心截面积计算偏小，会导致实际匝数（ ） A. 偏多 B. 偏少 C. 不变 D. 先多后少 23.确定绕组导线截面积的主要依据是（ ） A. 绕组匝数 B. 额定电流 C. 铁心截面积 D. 电源频率 24.导线截面积的计算公式中，J代表（ ） A. 电流密度 B. 电压密度 C. 功率密度 D. 磁通密度 25.若变压器一次额定电流为2A，电流密度取2.5A/mm²，则一次绕组导线截面积为（ ） A. 0.8mm² B. 1.2mm² C. 0.5mm² D. 1.5mm² 四、简答题 1.什么是变压器的额定容量？其单位是什么？ 2.计算铁心截面积时为何要引入叠片系数？ 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 $