专题七 变压器的铭牌（专项练习）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

专题七 变压器的铭牌 一、填空题 1.变压器空载运行时，因绕组电流极小，______损耗可忽略，此时变压器的主要损耗是______损耗。 2.变压器效率的定义是______功率与______功率的比值，用百分数表示，其值始终______100%（填 “大于”“小于” 或 “等于”）。 3.已知某变压器输出功率 P₂=75kW，总损耗 ΔP=5kW，则其输入功率 P₁=______kW，效率 η=______%（结果保留一位小数）。 4.某三相变压器额定容量 S_N=125kVA，负载功率因数 cosφ₂=0.8，则该变压器的额定输出有功功率 P₂N=______kW。 5.变压器达到最高效率的条件是______损耗等于______损耗，此时变压器的总损耗最______（填 “大” 或 “小”）。 6.已知某变压器铁损耗e=1.2kW，额定铜损耗=4.8kW，则其最高效率对应的负载系数 βm=______。 7.变压器效率随负载系数 β 变化的曲线（η-β 曲线）有一个______，对应变压器的______效率。 8.当变压器负载系数 β<β_m 时，随着 β 增大，效率会______（填 “快速上升”“快速下降”“缓慢上升” 或 “缓慢下降”），原因是______增长慢于输出功率增长。 9.某变压器在 β=0.6 时的铜损耗为 1.44kW，该变压器的额定铜损耗=______kW。 10.变压器轻载运行时效率较低，主要原因是______损耗占总损耗的比例过高；重载运行时效率下降，主要原因是______损耗增长过快。 二、判断题 1.变压器空载运行时，因一次侧有空载电流，故此时铜损耗与铁损耗大小相近。（ ） 2.变压器效率的计算公式为 η=(输入功率 / 输出功率)×100%，因存在损耗，效率值可能接近 100% 但不会超过。（ ） 3.已知变压器输出功率 P₂=60kW，总损耗 ΔP=4kW，则其输入功率 P₁=64kW，效率 η≈93.8%。（ ） 4.三相变压器额定容量=100kVA，负载功率因数 cosφ₂=0.9，其额定输出有功功率 P₂N=90kW。（ ） 5.变压器达到最高效率时，铁损耗等于铜损耗，此时总损耗最大，效率最高。（ ） 6.变压器铁损耗=0.8kW，额定铜损耗=3.2kW，其最高效率对应的负载系数=0.5。（ ） 7.变压器 η-β 曲线（效率 - 负载系数曲线）中，β 从 0 增大至 βm 时，效率快速上升；β 超过βm 后，效率快速下降。（ ） 8.当变压器负载系数 β<βm 时，随着 β 增大，铜损耗增长慢于输出功率增长，效率快速上升。（ ） 9.变压器 β=0.7 时铜损耗 = 2.45kW，其额定铜损耗N=5kW。（ ） 10.变压器轻载时效率低是因为铜损耗占比高，重载时效率低是因为铁损耗增长快。（ ） 三、选择题 1.变压器轻载运行时效率较低，主要是因为（ ） A. 铜损耗占总损耗比例过高 B. 铁损耗占总损耗比例过高 C. 输出功率过大 D. 输入功率过小 2.下列参数中，与变压器效率计算直接相关的是（ ） A. 铁芯重量 B. 绕组匝数 C. 输出功率 D. 油箱体积 3.当变压器铁损耗不变，铜损耗减小时，其效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 与铜损耗无关 4.某变压器输出功率 P₂=90kW，输入功率 P₁=95kW，其总损耗 ΔP 为（ ） A. 5kW B. 85kW C. 90kW D. 185kW 5.变压器的额定负载效率是指（ ）时的效率 A. 空载 B. 负载系数 β=1 C. 负载系数 β=0.5 D. 最高效率 6.已知变压器输入功率 P₁=120kW，铁损耗 ΔPFe=2kW，铜损耗 ΔPCu=3kW，其输出功率 P₂为（ ） A. 115kW B. 120kW C. 125kW D. 126kW 7.当变压器负载功率因数从 0.7 提高到 0.9，若输出功率不变，其效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 8.变压器效率计算中，总损耗的单位是（ ） A. kVA B. kW C. kVAR D. Ω 9.某变压器额定容量 =160kVA，cosφ₂=0.9，其额定输出有功功率为（ ） A. 144kW B. 160kW C. 178kW D. 256kW 10.变压器达到最高效率的条件是（ ） A. 铁损耗大于铜损耗 B. 铁损耗等于铜损耗 C. 铁损耗小于铜损耗 D. 负载功率因数为 1 11.已知变压器铁损耗 =1kW=1kW，额定铜损耗 =4kW，其最高效率对应的负载系数 为（ ） A. 0.25 B. 0.5 C. 0.75 D. 1 12.变压器的最高效率通常比额定负载效率（ ） A. 高 B. 低 C. 相等 D. 无法比较 13.某变压器最高效率对应的负载系数 =0.6，说明该变压器在（ ）时效率最高 A. 空载 B. 60% 额定负载 C. 额定负载 D. 167% 额定负载 14若变压器额定铜损耗 增大，其最高效率对应的负载系数会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 与铜损耗无关 15.当变压器负载系数 β<时，随着 β 增大，效率的变化趋势是（ ） A. 快速上升 B. 快速下降 C. 缓慢上升 D. 缓慢下降 16.已知某变压器铁损耗 ΔPFe=0.8kW，额定铜损耗 ΔPCuN=3.2kW，cosφ₂=1，其最高效率 ηmax 为（ ） A. 96.8% B. 97.6% C. 98.4% D. 99.2% 17.两台变压器 A 和 B，A 的铁损耗 ΔPFeA=1.5kW，B 的铁损耗 ΔPFeB=1kW，额定铜损耗均为 ΔPCuN=6kW，其他参数相同，则（ ）的最高效率更高 A. A B. B C. 两者相同 D. 无法比较 18.当变压器负载系数 β= 时，若负载功率因数 cosφ₂降低，其最高效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 19.某变压器日常运行负载系数 β=0.3，而其 =0.7，为提高效率，应采取的措施是（ ） A. 增大负载 B. 更换铁损耗更小的变压器 C. 降低一次侧电压 D. 减小绕组导线截面积 20.下列关于变压器 η-β 曲线的说法，正确的是（ ） A. 曲线起点（β=0）时，效率为 100% B. 曲线最高点对应的 β 值为 β_m C. β>β_m 时，效率随 β 增大而快速下降 D. 铁损耗增大时，曲线最高点会右移 21.已知变压器额定容量 SN=200kVA，ΔPFe=2kW，ΔPCuN=8kW，当 cosφ₂=0.8 时，其最高效率 ηmax 为（ ） A. 95.2% B. 96.4% C. 97.6% D. 98.8% 22.当变压器负载电流不变，电源频率降低时，其铁损耗会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 23.某变压器在 β=0.8 时的效率为 96%，在 β=1 时的效率为 95%，说明该变压器的βm （ ） A. 小于 0.8 B. 等于 0.8 C. 大于 0.8 D. 无法确定 24.下列措施中，能同时减小变压器铁损耗和铜损耗的是（ ） A. 选用高导磁硅钢片 B. 增大铁芯截面积 C. 合理选择变压器容量，使 β 接近 β_m D. 降低一次侧电压 25.已知变压器铁损耗=1.5kW，当 β=0.6 时铜损耗=2.16kW，则其额定铜损耗 为（ ） A. 3.6kW B. 6kW C. 10kW D. 12kW 四、简答题 1.为什么说 “变压器的最高效率不一定出现在额定负载时”？请结合负载系数的公式简要说明。 2.某居民区变压器日常负载波动大，白天负载系数 β=0.6，夜间 β=0.2，效率始终偏低。请分析夜间效率低的原因，并提出一种无需更换设备的优化措施。 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 $ 专题七 变压器的铭牌 一、填空题 1.变压器空载运行时，因绕组电流极小，______损耗可忽略，此时变压器的主要损耗是______损耗。 答案：铜；铁 解析：空载时一次侧仅通空载电流（约为额定电流的 2%-5%），铜损耗极小；但铁芯仍处于交变磁化状态，铁损耗正常产生，故以铁损耗为主。 2.变压器效率的定义是______功率与______功率的比值，用百分数表示，其值始终______100%（填 “大于”“小于” 或 “等于”）。 答案：输出；输入；小于 解析：效率反映能量转换效率，公式为 η=(P₂/P₁)×100%；因变压器存在铁损耗和铜损耗，输入功率 P₁=P₂+ΔP，故 P₂<P₁，效率始终小于 100%。 3.已知某变压器输出功率 P₂=75kW，总损耗 ΔP=5kW，则其输入功率 P₁=______kW，效率 η=______%（结果保留一位小数）。 答案：80；93.8 解析：输入功率 = 输出功率 + 总损耗，即 P₁=75+5=80kW；效率 η=(75/80)×100%≈93.8%。 4.某三相变压器额定容量 S_N=125kVA，负载功率因数 cosφ₂=0.8，则该变压器的额定输出有功功率 P₂N=______kW。 答案：100 解析：输出有功功率 = 额定容量 × 功率因数，即 P₂N=100kW。 5.变压器达到最高效率的条件是______损耗等于______损耗，此时变压器的总损耗最______（填 “大” 或 “小”）。 答案：铁；铜；小 解析：最高效率的核心条件是铁损耗（恒定损耗）与铜损耗（可变损耗）相等；此时总损耗 ΔP=2ΔPFe，为最小值，效率最高。 6.已知某变压器铁损耗e=1.2kW，额定铜损耗=4.8kW，则其最高效率对应的负载系数 βm=______。 答案：0.5 解析：负载系数代入数据得βm=0.5，即最高效率出现在 50% 额定负载时。 7.变压器效率随负载系数 β 变化的曲线（η-β 曲线）有一个______，对应变压器的______效率。 答案：最高点；最高 解析：η-β 曲线呈 “先升后降” 趋势：β 从 0 增大时，效率快速上升至最高点；β 超过最高点对应 βm 后，效率缓慢下降，故最高点对应最高效率。 8.当变压器负载系数 β<β_m 时，随着 β 增大，效率会______（填 “快速上升”“快速下降”“缓慢上升” 或 “缓慢下降”），原因是______增长慢于输出功率增长。 答案：快速上升；铜损耗 解析：β<βm 时，铜损耗增长速度远慢于输出功率增长速度，总损耗占输入功率的比例快速降低，效率快速上升。 9.某变压器在 β=0.6 时的铜损耗为 1.44kW，该变压器的额定铜损耗=______kW。 答案：4 解析：铜损耗与 β² 成正比，故 。 10.变压器轻载运行时效率较低，主要原因是______损耗占总损耗的比例过高；重载运行时效率下降，主要原因是______损耗增长过快。 答案：铁；铜 解析：轻载时铜损耗小，铁损耗恒定，铁损耗占比高；重载时铜损耗随电流平方快速增长，总损耗占比升高，效率下降。 二、判断题 1.变压器空载运行时，因一次侧有空载电流，故此时铜损耗与铁损耗大小相近。（ ） 答案：× 解析：空载电流仅为额定电流的 2%-5%，铜损耗极小可忽略；但铁芯仍处于交变磁化状态，铁损耗为主，故两者大小相差悬殊，题干误判空载时损耗比例。 2.变压器效率的计算公式为 η=(输入功率 / 输出功率)×100%，因存在损耗，效率值可能接近 100% 但不会超过。（ ） 答案：× 解析：效率定义为 “输出功率与输入功率的比值”（η=P₂/P₁×100%），题干颠倒了分子分母；且因 P₁=P₂+ΔP（ΔP>0），效率始终小于 100%，前半部分公式错误是核心问题。 3.已知变压器输出功率 P₂=60kW，总损耗 ΔP=4kW，则其输入功率 P₁=64kW，效率 η≈93.8%。（ ） 答案：√ 解析：输入功率 P₁=P₂+ΔP=60+4=64kW，效率 η=(60/64)×100%≈93.8%，符合 “输入功率 = 输出功率 + 总损耗” 及效率公式，计算正确。 4.三相变压器额定容量=100kVA，负载功率因数 cosφ₂=0.9，其额定输出有功功率 P₂N=90kW。（ ） 答案：√ 解析：输出有功功率 = 额定容量 × 功率因数（P₂N=SN×cosφ₂），代入数据得 100×0.9=90kW，正确将视在功率（kVA）转换为有功功率（kW）。 5.变压器达到最高效率时，铁损耗等于铜损耗，此时总损耗最大，效率最高。（ ） 答案：× 解析：最高效率的条件是铁损耗 = 铜损耗，此时总损耗为总损耗的最小值，而非最大值；总损耗最小是效率最高的前提，题干错判总损耗大小。 6.变压器铁损耗=0.8kW，额定铜损耗=3.2kW，其最高效率对应的负载系数=0.5。（ ） 答案：√ 解析：负载系数=0.5，符合负载系数公式，计算正确，说明最高效率出现在 50% 额定负载时。 7.变压器 η-β 曲线（效率 - 负载系数曲线）中，β 从 0 增大至 βm 时，效率快速上升；β 超过βm 后，效率快速下降。（ ） 答案：× 解析：η-β 曲线特性为 “β<βm 时快速上升，β>βm 时缓慢下降”；因 β>βm 后，铜损耗虽增长快，但输出功率基数大，总损耗占比变化平缓，故效率缓慢下降，题干错判 β>βm 时的效率变化趋势。 8.当变压器负载系数 β<βm 时，随着 β 增大，铜损耗增长慢于输出功率增长，效率快速上升。（ ） 答案：√ 解析：β<βm 时，铜损耗∝β²，输出功率∝β，铜损耗增长速度远慢于输出功率，总损耗占输入功率比例快速降低，效率快速上升，符合曲线特性。 9.变压器 β=0.7 时铜损耗 = 2.45kW，其额定铜损耗N=5kW。（ ） 答案：√ 解析：由ΔPCuN²=2.45/(0.7)²=2.45/0.49=5kW，计算正确，符合铜损耗与负载系数的平方关系。 10.变压器轻载时效率低是因为铜损耗占比高，重载时效率低是因为铁损耗增长快。（ ） 答案：× 解析：轻载时铜损耗小，铁损耗恒定，铁损耗占总损耗比例高，导致效率低；重载时铜损耗随电流平方快速增长，总损耗占比升高，效率下降。题干颠倒了轻载与重载时的损耗主导因素。 三、选择题 1.变压器轻载运行时效率较低，主要是因为（ ） A. 铜损耗占总损耗比例过高 B. 铁损耗占总损耗比例过高 C. 输出功率过大 D. 输入功率过小 答案：B 解析：轻载时铜损耗小，但铁损耗恒定，总损耗中铁损耗占比高，导致效率低。 2.下列参数中，与变压器效率计算直接相关的是（ ） A. 铁芯重量 B. 绕组匝数 C. 输出功率 D. 油箱体积 答案：C 解析：效率公式涉及输出功率 P₂、铁损耗 ΔP_Fe、铜损耗 ΔP_Cu，A、B、D 与效率计算无关。 3.当变压器铁损耗不变，铜损耗减小时，其效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 与铜损耗无关 答案：A 解析：总损耗 ΔP=ΔPFe+ΔPCu，铜损耗减小则 ΔP 减小，输入功率 P₁=P₂+ΔP 减小，效率 η=(P₂/P₁) 升高。 4.某变压器输出功率 P₂=90kW，输入功率 P₁=95kW，其总损耗 ΔP 为（ ） A. 5kW B. 85kW C. 90kW D. 185kW 答案：A 解析：总损耗 = 输入功率 - 输出功率，即 ΔP=P₁-P₂=95-90=5kW。 5.变压器的额定负载效率是指（ ）时的效率 A. 空载 B. 负载系数 β=1 C. 负载系数 β=0.5 D. 最高效率 答案：B 解析：额定负载效率是变压器带额定负载（β=1，电流、功率均为额定值）时的效率。 6.已知变压器输入功率 P₁=120kW，铁损耗 ΔPFe=2kW，铜损耗 ΔPCu=3kW，其输出功率 P₂为（ ） A. 115kW B. 120kW C. 125kW D. 126kW 答案：A 解析：输出功率 = 输入功率 - 总损耗，总损耗 = 2+3=5kW，故 P₂=120-5=115kW。 7.当变压器负载功率因数从 0.7 提高到 0.9，若输出功率不变，其效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 答案：A 解析：功率因数提高，负载电流 减小，铜损耗 减小，总损耗降低，效率升高。 8.变压器效率计算中，总损耗的单位是（ ） A. kVA B. kW C. kVAR D. Ω 答案：B 解析：总损耗是有功损耗，单位为千瓦（kW）；kVA 是视在功率，kVAR 是无功功率，Ω 是电阻单位。 9.某变压器额定容量 =160kVA，cosφ₂=0.9，其额定输出有功功率为（ ） A. 144kW B. 160kW C. 178kW D. 256kW 答案：A 解析：P₂N=×cosφ₂=160×0.9=144kW，有功功率需用视在功率乘以功率因数。 10.变压器达到最高效率的条件是（ ） A. 铁损耗大于铜损耗 B. 铁损耗等于铜损耗 C. 铁损耗小于铜损耗 D. 负载功率因数为 1 答案：B 解析：最高效率时总损耗最小，此时恒定的铁损耗与可变的铜损耗相等。 11.已知变压器铁损耗 =1kW=1kW，额定铜损耗 =4kW，其最高效率对应的负载系数 为（ ） A. 0.25 B. 0.5 C. 0.75 D. 1 答案：B 解析：=0.5，即最高效率出现在 50% 额定负载时。 12.变压器的最高效率通常比额定负载效率（ ） A. 高 B. 低 C. 相等 D. 无法比较 答案：A 解析：最高效率是效率的最大值，额定负载效率是 β=1 时的效率，通常>1 13.某变压器最高效率对应的负载系数 =0.6，说明该变压器在（ ）时效率最高 A. 空载 B. 60% 额定负载 C. 额定负载 D. 167% 额定负载 答案：B 解析：负载系数 β= 实际负载 / 额定负载，β_m=0.6 即实际负载为额定负载的 60%。 14若变压器额定铜损耗 增大，其最高效率对应的负载系数会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 与铜损耗无关 答案：B 解析：=33，选B 15.当变压器负载系数 β<时，随着 β 增大，效率的变化趋势是（ ） A. 快速上升 B. 快速下降 C. 缓慢上升 D. 缓慢下降 答案：A 解析：β<时，铜损耗增长慢于输出功率增长，总损耗占比快速降低，效率快速上升；β> 时，铜损耗增长快于输出功率增长，效率缓慢下降。 16.已知某变压器铁损耗 ΔPFe=0.8kW，额定铜损耗 ΔPCuN=3.2kW，cosφ₂=1，其最高效率 ηmax 为（ ） A. 96.8% B. 97.6% C. 98.4% D. 99.2% 答案：C 解析：计算得 ηmax≈96.8%，对应选项 A。 17.两台变压器 A 和 B，A 的铁损耗 ΔPFeA=1.5kW，B 的铁损耗 ΔPFeB=1kW，额定铜损耗均为 ΔPCuN=6kW，其他参数相同，则（ ）的最高效率更高 A. A B. B C. 两者相同 D. 无法比较 答案：B 解析： B 的最高效率更高。 18.当变压器负载系数 β= 时，若负载功率因数 cosφ₂降低，其最高效率会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 答案：B 解析：最高效率 降低，分子减小，分母减小幅度小于分子，故 η_max 降低。 19.某变压器日常运行负载系数 β=0.3，而其 =0.7，为提高效率，应采取的措施是（ ） A. 增大负载 B. 更换铁损耗更小的变压器 C. 降低一次侧电压 D. 减小绕组导线截面积 答案：B 解析：β=0.3<=0.7，轻载时铁损耗占比高，更换铁损耗更小的变压器可降低总损耗，提升效率；A 增大负载可能超出实际需求，C 降低电压会影响设备运行，D 减小导线截面积会增大铜损耗。 20.下列关于变压器 η-β 曲线的说法，正确的是（ ） A. 曲线起点（β=0）时，效率为 100% B. 曲线最高点对应的 β 值为 β_m C. β>β_m 时，效率随 β 增大而快速下降 D. 铁损耗增大时，曲线最高点会右移 答案：B 解析：A 选项，β=0 时输出功率为 0，效率为 0；C 选项，β>时效率缓慢下降；D 选项，铁损耗增大，曲线最高点右移，但此选项表述正确，而 B 选项更核心，曲线最高点即最高效率，对应 β=，故 B 正确。 21.已知变压器额定容量 SN=200kVA，ΔPFe=2kW，ΔPCuN=8kW，当 cosφ₂=0.8 时，其最高效率 ηmax 为（ ） A. 95.2% B. 96.4% C. 97.6% D. 98.8% 答案：C 解析：=0.5，P₂=0.5×200×0.8=80kW，总损耗 = 1+1=2kW，效率≈97.6%，答案为 C。 22.当变压器负载电流不变，电源频率降低时，其铁损耗会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 答案：B 解析：铁损耗与频率正相关，频率降低，磁滞、涡流损耗减小，故铁损耗减小。 23.某变压器在 β=0.8 时的效率为 96%，在 β=1 时的效率为 95%，说明该变压器的βm （ ） A. 小于 0.8 B. 等于 0.8 C. 大于 0.8 D. 无法确定 答案：A 解析：效率曲线在 β<β_m 时随 β 增大而上升，β>β_m 时随 β 增大而下降；β=0.8 时效率（96%）高于 β=1 时效率（95%），说明 β=0.8 已超过 β_m，故 β_m<0.8。 24.下列措施中，能同时减小变压器铁损耗和铜损耗的是（ ） A. 选用高导磁硅钢片 B. 增大铁芯截面积 C. 合理选择变压器容量，使 β 接近 β_m D. 降低一次侧电压 答案：C 解析：A 选项减小铁损耗；B 选项增大铁芯截面积可能减小铁损耗，但不影响铜损耗；C 选项使 β 接近 ，此时总损耗最小，铁损耗和铜损耗平衡，可同时优化两类损耗的占比，提升效率；D 选项降低电压减小铁损耗，但可能影响输出。 25.已知变压器铁损耗=1.5kW，当 β=0.6 时铜损耗=2.16kW，则其额定铜损耗 为（ ） A. 3.6kW B. 6kW C. 10kW D. 12kW 答案：B 解析：铜损耗与 β² 成正比，ΔPCuN==6kW。 四、简答题 1.为什么说 “变压器的最高效率不一定出现在额定负载时”？请结合负载系数的公式简要说明。 答案： 变压器最高效率的核心条件是铁损耗等于铜损耗，对应的负载系数为额定铜损耗）。 若变压器的铁损耗较小、额定铜损耗较大， 负载系数会小于 1（，说明最高效率出现在 50% 额定负载（轻载至半载区间）； 只有当 ΔPFe=ΔPCuN 时，负载系数=1，最高效率才出现在额定负载时，但实际中变压器设计通常使负载系数<1（多为 0.5-0.8），以适配日常轻载工况，因此最高效率不一定在额定负载时。 2.某居民区变压器日常负载波动大，白天负载系数 β=0.6，夜间 β=0.2，效率始终偏低。请分析夜间效率低的原因，并提出一种无需更换设备的优化措施。 答案： 夜间效率低的原因：夜间 β=0.2（轻载），铜损耗=β²ΔPCuN 极小，但铁损耗 恒定，总损耗中鐵损耗占比极高，导致输入功率 P₁=P₂+ΔP 中，损耗占比过大，效率 η=P₂/P₁偏低。 优化措施：采用 “夜间轻载时降低一次侧电压” 的方式（如将电压从额定值的 100% 降至 90%）。原理：铁损耗与电压平方成正比，电压降低 10%，铁损耗降至原来的 0.81 倍，可显著降低总损耗；同时需确保降低后的电压仍能满足居民用电设备的额定电压要求（通常允许电压偏差 ±5%），无需更换变压器，操作简便且成本低。 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 $