第1卷 变压器的工作原理及分类与单相变压器的运行原理 浙江省（单独招生考试）《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 单元过关卷

浙江省（单独招生考试）电子电工类 《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 变压器的工作原理及分类与单相变压器的运行原理 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 自耦变压器降压启动控制是一种通过以下哪种方式实现电动机的启动（ ） A. 降低电源电压 B. 提高电源电压 C. 调节电动机的频率 D. 调节电动机的转速 2. 变压器根据绕组数目不同可分为_____、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器（ ） A. 无绕组变压器 B. 二绕组变压器 C. 自耦变压器 D. 四绕组变压器 3. 变压器的额定容量是指（ ） A. 额定有功功率 B. 额定无功功率 C. 额定视在功率 D. 额定瞬时功率 4. 变压器电压高的一侧匝数多，电流（ ） A. 小 B. 大 C. 不确定 D. 不存在 5. 变压器的额定电压是指（ ） A. 输入电压 B. 输出电压 C. 铁心损耗 D. 输入电流 6. 自耦变压器的功率传递主要是（ ） A. 电磁感应 B. 电路直接传导 C. 以上都对 D. 以上都不对 7. 电流互感器一次绕组匝数______二次绕组的匝数（ ） A. 小于 B. 大于 C. 等于 D. 大于或小于 8. 下列关于变压器的说法中，错误的是？（ ） A. 变压器可以改变电压 B. 变压器可以改变电流 C. 变压器可以改变功率 D. 变压器可以改变频率 9. 变压器的绝缘等级是指（ ） A. 输入电流的大小 B. 输入电压的大小 C. 绕组绝缘材料的质量 D. 绕组绝缘材料的耐压能力 10. 如图所示，金属线圈EFGH在下列情况下不产生感应电流的是（ ） A. 闭合开关S的瞬间 B. 开关S保持闭合时 C. 闭合开关S，滑片P向B运动 D. 金属线圈EFGH向下平移 11. 变压器能够改变交流电压，其基本工作原理是（ ） A. 电磁感应作用 B. 静电感应作用 C. 电流热效应作用 D. 磁场力作用 12. 磁导率是物质对磁场的导磁性能的度量，其单位是（ ） A. 韦伯/米 B. 亨利 C. 特斯拉 D. 安培/米 13. 主磁通原理适用于下列哪种情况（ ） A. 磁场强度较强 B. 磁感应强度较弱 C. 磁通较小 D. 磁通变化较大 14. 磁圈中的磁通变化较小时，更适合使用的原理是（ ） A. 主磁通原理 B. 磁场强度的定义 C. 磁路欧姆定律 D. 磁通的定义 15. 如果变压器铁芯采用的硅钢片的单片厚度越厚，则（ ） A. 铁芯中的铜损耗越大 B. 铁芯中的涡流损耗越大 C. 铁芯中的涡流损耗越小 D. 无损耗 16. 绕组是变压器的______部分，一般用绝缘纸包的铜线绕制而成。（ ） A. 电路 B. 磁路 C. 油路 D. 气路 17. 变压器负载运行时，若所带负载的性质为感性，则变压器二次侧电流的相位______二次侧感应电动势的相位。（ ） A. 超前干 B. 同相于 C. 滞后于 D. 超前或同相于 18. 变压器负载运行时，一次侧电源电压的相位超前于铁 心中主磁通的相位，且略大于（ ） A. B. C. D. 19. 变压器的空载电流是指什么？（ ） A. 没有负载时的输入电流 B. 输出电压等于零时的输入电流 C. 电源处于断电状态时的电流 D. 输出电阻等于零时的输入电流 20. 变压器的空载电流主要是由以下哪个因素造成的？（ ） A. 绕组电阻 B. 绕组电容 C. 铁心磁化消耗 D. 绕组电感 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 变压器的额定容量是指额定的有功功率。（ ） 22. 控制变压器的选择需要考虑控制系统的功率需求和变压器的规格。（ ） 23. 互感器的作用主要之一是扩大交流仪表的量程。（ ） 24. 变压器的基本作用是在交流电路中变电压、变电流、变功率、变相位等。（ ） 25. 变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。（ ） 26. 变压器的并联运行是指多台变压器的一、二次绕组分别并联到一、二次公共母线上，同时对负载供电的运行方式。（ ） 27. 单相变压器空载运行时，二次绕组没有接负载，但铁芯中仍存在交变磁通。（ ） 28. 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。（ ） 29. 由于电压线圈的内阻抗很大，所以电压互感器运行时，相当于一台满载运行的变压器。（ ） 30. 变压器负载运行时，一次侧和二次侧电流标幺值相等 。（ ） 三、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 31. 电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路？ 32. 互感线圈同名端的实验电路如图所示。迅速闭合开关S，如果此时电压表的指针向正刻度方向偏转，试完成下列问题： （1）A、B、C、D哪两端为同名端？ （2）开关S闭合后稳定，电压表如何偏转？ 33. 变压器的铁损耗和铜损耗和什么因素有关？ 34. 简述单相变压器的基本结构和工作原理。 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 $ 浙江省（单独招生考试）电子电工类 《电机与电气控制技术》（高教版·第四版） 变压器的工作原理及分类与单相变压器的运行原理 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 自耦变压器降压启动控制是一种通过以下哪种方式实现电动机的启动（ ） A. 降低电源电压 B. 提高电源电压 C. 调节电动机的频率 D. 调节电动机的转速 【答案】A 【解析】自耦变压器降压启动控制是一种通过以下哪种方式实现电动机的启动降低电源电压 2. 变压器根据绕组数目不同可分为_____、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器（ ） A. 无绕组变压器 B. 二绕组变压器 C. 自耦变压器 D. 四绕组变压器 【答案】C 【解析】按绕组数目分类，变压器可分为自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器等。自耦变压器的一、二次侧共用部分绕组，可看作一种特殊的单绕组形式。因此空格处应填自耦变压器。故选C。 3. 变压器的额定容量是指（ ） A. 额定有功功率 B. 额定无功功率 C. 额定视在功率 D. 额定瞬时功率 【答案】C 【解析】变压器的额定容量是指在额定电压、额定电流和规定使用条件下允许长期输出的视在功率，单位通常为VA、kVA或MVA。它不是有功功率，也不是无功功率或瞬时功率。故选C。 4. 变压器电压高的一侧匝数多，电流（ ） A. 小 B. 大 C. 不确定 D. 不存在 【答案】A 【解析】变压器电压高的一侧匝数多，电流小。 5. 变压器的额定电压是指（ ） A. 输入电压 B. 输出电压 C. 铁心损耗 D. 输入电流 【答案】B 【解析】变压器的额定电压是指输出电压，因此选项 B 正确。 6. 自耦变压器的功率传递主要是（ ） A. 电磁感应 B. 电路直接传导 C. 以上都对 D. 以上都不对 【答案】C 【解析】自耦变压器功率传递既有电磁感应传递部分，也有电路直接传导部分。 7. 电流互感器一次绕组匝数______二次绕组的匝数（ ） A. 小于 B. 大于 C. 等于 D. 大于或小于 【答案】A 【解析】电流互感器一次绕组匝数 N 很少，一般只有一匝到几匝；二次绕组匝数很多。 8. 下列关于变压器的说法中，错误的是？（ ） A. 变压器可以改变电压 B. 变压器可以改变电流 C. 变压器可以改变功率 D. 变压器可以改变频率 【答案】D 【解析】变压器不能改变电源的频率。 9. 变压器的绝缘等级是指（ ） A. 输入电流的大小 B. 输入电压的大小 C. 绕组绝缘材料的质量 D. 绕组绝缘材料的耐压能力 【答案】D 【解析】变压器的绝缘等级是指绕组绝缘材料的耐压能力，即材料能够承受的最大电压，因此选项 D 正确。 10. 如图所示，金属线圈EFGH在下列情况下不产生感应电流的是（ ） A. 闭合开关S的瞬间 B. 开关S保持闭合时 C. 闭合开关S，滑片P向B运动 D. 金属线圈EFGH向下平移 【答案】B 【解析】金属线圈中是否产生感应电流，取决于穿过线圈的磁通量是否发生变化。闭合开关S的瞬间，电流由无到有，磁场变化，会产生感应电流；滑片P向B运动时，电路电流变化，磁场变化，也会产生感应电流；金属线圈EFGH向下平移时，穿过线圈的磁通量发生变化，也会产生感应电流。开关S保持闭合且电路稳定时，电流和磁场基本不变，穿过线圈的磁通量不变，因此不产生感应电流。故选B。 11. 变压器能够改变交流电压，其基本工作原理是（ ） A. 电磁感应作用 B. 静电感应作用 C. 电流热效应作用 D. 磁场力作用 【答案】A 【解析】变压器一次绕组接入交流电后，在铁芯中产生交变磁通，交变磁通在二次绕组中感应出电动势，因此其基本工作原理是电磁感应。静电感应、电流热效应和磁场力作用都不是变压器变压的基本依据。 12. 磁导率是物质对磁场的导磁性能的度量，其单位是（ ） A. 韦伯/米 B. 亨利 C. 特斯拉 D. 安培/米 【答案】B 【解析】磁导率是物质对磁场的导磁性能的度量，其单位是亨利 13. 主磁通原理适用于下列哪种情况（ ） A. 磁场强度较强 B. 磁感应强度较弱 C. 磁通较小 D. 磁通变化较大 【答案】D 【解析】变压器工作依靠交变主磁通在一次、二次绕组中产生感应电动势，其基本关系为。只有磁通随时间发生变化时，绕组中才会产生感应电动势；磁通变化越明显，电磁感应作用越明显。因此主磁通原理适用于磁通变化较大的情况。故选D。 14. 磁圈中的磁通变化较小时，更适合使用的原理是（ ） A. 主磁通原理 B. 磁场强度的定义 C. 磁路欧姆定律 D. 磁通的定义 【答案】A 【解析】磁圈中的磁通变化较小时，更适合使用的原理是主磁通原理 15. 如果变压器铁芯采用的硅钢片的单片厚度越厚，则（ ） A. 铁芯中的铜损耗越大 B. 铁芯中的涡流损耗越大 C. 铁芯中的涡流损耗越小 D. 无损耗 【答案】B 【解析】如果变压器铁芯采用的硅钢片的单片厚度越厚，则铁芯中的涡流损耗越大 16. 绕组是变压器的______部分，一般用绝缘纸包的铜线绕制而成。（ ） A. 电路 B. 磁路 C. 油路 D. 气路 【答案】A 【解析】变压器主要由铁心和绕组组成。铁心是磁路部分，用来建立和通过主磁通；绕组由绝缘导线绕制而成，分别接入一次、二次电路，是变压器的电路部分，用来传输电能。故选A。 17. 变压器负载运行时，若所带负载的性质为感性，则变压器二次侧电流的相位______二次侧感应电动势的相位。（ ） A. 超前干 B. 同相于 C. 滞后于 D. 超前或同相于 【答案】C 【解析】变压器负载运行时，若所带负载的性质为感性，则变压器二次侧电流的相位滞后于二次侧感应电动势的相位 18. 变压器负载运行时，一次侧电源电压的相位超前于铁 心中主磁通的相位，且略大于（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】变压器空载运行时，空载电流Ι10：将 Ι10分解成两部分，一部分为无功分量 Ι10Q，用来建立磁场，起励磁作用，其与主磁通同相位；另一部分为有功分量 Ι10P，用来供给变压器空载损耗，其超前主磁通 。 19. 变压器的空载电流是指什么？（ ） A. 没有负载时的输入电流 B. 输出电压等于零时的输入电流 C. 电源处于断电状态时的电流 D. 输出电阻等于零时的输入电流 【答案】A 【解析】变压器的空载电流是指没有负载时的输入电流。 20. 变压器的空载电流主要是由以下哪个因素造成的？（ ） A. 绕组电阻 B. 绕组电容 C. 铁心磁化消耗 D. 绕组电感 【答案】C 【解析】变压器的空载电流主要是由铁心磁化消耗引起的，因此选项 C 正确。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 变压器的额定容量是指额定的有功功率。（ ） 【答案】错误 【解析】变压器的额定容量是额定视在功率，通常用表示，单位为VA、kVA或MVA。额定有功功率与负载功率因数有关，不能直接等同于变压器额定容量。因此“变压器的额定容量是指额定的有功功率”这一说法错误。 22. 控制变压器的选择需要考虑控制系统的功率需求和变压器的规格。（ ） 【答案】正确 【解析】控制变压器的选择需考虑功率需求和规格，以满足电压变换和控制要求。 23. 互感器的作用主要之一是扩大交流仪表的量程。（ ） 【答案】正确 【解析】互感器包括电流互感器和电压互感器，可按一定比例把大电流或高电压变换为仪表、继电保护装置便于测量和使用的小电流或低电压，从而扩大交流仪表的量程，并实现测量回路与高压回路的隔离。因此该说法正确。 24. 变压器的基本作用是在交流电路中变电压、变电流、变功率、变相位等。（ ） 【答案】错误 【解析】变压器在交流电路中的基本作用是利用电磁感应实现变电压、变电流和变阻抗，也可起到电气隔离等作用。理想变压器中输入功率与输出功率基本相等，实际变压器只存在损耗，不能把“变功率”作为基本作用。因此题干表述不准确，该说法错误。 25. 变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。（ ） 【答案】正确 【解析】变压器的工作原理是利用法拉第电磁感应定律，在磁场的作用下产生电动势，并将电能从一个线圈传递到另一个线圈。 26. 变压器的并联运行是指多台变压器的一、二次绕组分别并联到一、二次公共母线上，同时对负载供电的运行方式。（ ） 【答案】正确 【解析】变压器并联运行是指两台或两台以上变压器的一次绕组接到同一电源母线，二次绕组接到同一负载母线，共同向负载供电的运行方式。题干表述符合并联运行的定义，因此正确。 27. 单相变压器空载运行时，二次绕组没有接负载，但铁芯中仍存在交变磁通。（ ） 【答案】正确 【解析】单相变压器空载时，一次绕组接在交流电源上，仍会产生励磁电流，并在铁芯中建立交变磁通。二次绕组未接负载只表示没有负载电流，并不表示铁芯中没有磁通。 28. 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。（ ） 【答案】错误 【解析】变压器空载运行时，一次侧仍需从电源吸收空载电流。空载电流中既有用于建立主磁通的无功分量，也有用于补偿铁损耗等损耗的有功分量，因此电源输入功率主要用于铁损耗，并不只是无功功率。故该说法错误。 29. 由于电压线圈的内阻抗很大，所以电压互感器运行时，相当于一台满载运行的变压器。（ ） 【答案】错误 【解析】由于电压线圈的内阻抗很大，所以电压互感器运行时，相当于一台空载运行的变压器。 30. 变压器负载运行时，一次侧和二次侧电流标幺值相等 。（ ） 【答案】错误 【解析】有空载电流的影响。 三、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 31. 电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路？ 【答案】电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此，电压互感器二次侧短路是电气试验人员的又一大忌。（答案不唯一，言之有理即可。） 【解析】电压互感器正常运行时二次侧接电压表、继电器电压线圈等高阻抗负载，二次电流很小，近似为空载运行。若二次侧发生短路，二次回路阻抗骤降，会产生很大的短路电流，使绕组严重发热，可能烧毁电压互感器并危及设备和人身安全。因此电压互感器运行中必须严防二次侧短路，通常还应在二次侧装设熔断器或保护装置。 32. 互感线圈同名端的实验电路如图所示。迅速闭合开关S，如果此时电压表的指针向正刻度方向偏转，试完成下列问题： （1）A、B、C、D哪两端为同名端？ （2）开关S闭合后稳定，电压表如何偏转？ 【答案】（1）A与C或B与D为同名端； （2）不偏转。 【解析】迅速闭合开关S时，一次线圈中的电流由零增大，磁通随之变化，二次线圈中产生感应电动势。根据同名端判定方法：当一次线圈某端电流变化使二次线圈某端呈现相同瞬时极性，并使电压表指针向正刻度方向偏转时，这两端为同名端。由题给偏转方向可判断A与C为同名端，相应地B与D也为同名端。开关S闭合后达到稳定，电流不再变化，磁通不再变化，二次线圈中无感应电动势，因此电压表不偏转。 33. 变压器的铁损耗和铜损耗和什么因素有关？ 【答案】1）变压器的铁损耗。变压器的空载损耗主要是铁损耗，变压器的铁损耗与磁通密度的幅值的平方成正比，与电源频率的1.3次方成正比。当电源电压不变时，变压器主磁通的幅值基本不变，因此当频率恒定时，变压器的铁损耗只和外加电源电压的大小有关。当电源电压一定时，其铁损耗基本不变（和负载大小基本无关），故称之为“不变损耗”。2）变压器的铜损耗。变压器铜损耗的大小主要取决于负荷电流的大小。变压器的铜损耗与负载系数的平方成正比。 【解析】变压器铁损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗，主要与铁心材料、磁通密度和电源频率有关。在电源电压和频率一定时，主磁通基本不变，铁损耗近似不随负载变化，故称为不变损耗。铜损耗是一次、二次绕组电阻中由电流产生的损耗，主要与负载电流大小和绕组电阻有关；负载电流越大，铜损耗越大，通常与负载系数的平方成正比，故称为可变损耗。 34. 简述单相变压器的基本结构和工作原理。 【答案】单相变压器的基本结构由铁芯和线圈组成。铁芯提供磁路，线圈包括输入绕组和输出绕组。当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，从而在输出绕组上诱导出相应的输出电压。单相变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。根据该定律，当磁通量变化时，会在闭合线圈中产生感应电动势。在变压器中，输入绕组通电产生磁场，由于铁芯存在，磁场通过铁芯传导到输出绕组，诱导出相应的输出电压。输出电压的大小取决于输入绕组和输出绕组的匝数比。通过变压器的工作原理，可以实现将输入电压变换为输出电压，从而实现电力输送、电压调节等功能。 【解析】单相变压器的基本结构和工作原理：单相变压器的基本结构由铁芯和线圈组成。铁芯提供磁路，线圈包括输入绕组和输出绕组。当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，从而在输出绕组上诱导出相应的输出电压。单相变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。根据该定律，当磁通量变化时，会在闭合线圈中产生感应电动势。在变压器中，输入绕组通电产生磁场，由于铁芯存在，磁场通过铁芯传导到输出绕组，诱导出相应的输出电压。输出电压的大小取决于输入绕组和输出绕组的匝数比。通过变压器的工作原理，可以实现将输入电压变换为输出电压，从而实现电力输送、电压调节等功能。 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 $