第11卷 变压器——结构、原理、单相与特殊变压器 湖南省（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

湖南省（对口招生）机电类 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 变压器——结构、原理、单相与特殊变压器 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. 一台50 Hz 220 V/12 V的壳式单相变压器，如果将原副边颠倒而将220 V的电源误接到副边，则铁芯中的磁通______，变压器将______。（ ） A. 不变 作升压变压器用 B. 升高 因铁芯发热而烧毁 C. 降低 作升压变压器用 D. 升高 作升压变压器用 【答案】B 【解析】原边额定电压220V，副边额定电压12V，原边匝数远多于副边匝数。将220V电源误接到副边（12V侧）时，由于副边匝数很少而电压高达220V，根据U≈4.44fNΦ，在频率和匝数均较小的情况下，铁芯中的磁通Φ将远大于正常值，铁芯严重饱和，铁耗急剧增大，变压器会因铁芯过热而烧毁。因此选B。 2. 在变压器中，哪个参数决定了电压的升降比？（ ） A. 匝数比 B. 铁芯直径 C. 输入电压 D. 输出电流 【答案】A 【解析】变压器原、副边电压之比等于匝数比，即U1/U2=N1/N2，所以电压的升降比由匝数决定。铁芯直径、输入电压、输出电流均不直接决定电压变比。因此选A。 3. 升流器是电力部门和工矿企业的电器设备做电流负载试验及温升试验的专用设备，其工作原理简化如图所示。某次外接调压器进行伏安特性试验，升流器第一级的自耦线圈滑头P位于线圈中点，为第二级升流器，均为理想变压器，不计线路电阻。当采集负载R的电流值为输入端电流值的10倍时，则第二级升流器的匝数比为（ ） A. 1∶5 B. 3∶1 C. 4∶1 D. 5∶1 【答案】D 4. 变压器的铁芯用途是（ ） A. 传导电流 B. 储存电能 C. 改变电压 D. 提供磁耦合 【答案】D 【解析】变压器的铁芯用途是提供磁耦合，使得一次绕组与二次绕组之间能够通过磁感应耦合。 5. 变压器中，漏磁通是由于什么引起的（ ） A. 线圈匝数不足 B. 铁芯不良 C. 线圈之间的空隙 D. 电流过大 【答案】C 【解析】漏磁通是指仅与一个绕组交链、不经过主铁芯闭合的磁通，它主要是由于原、副绕组之间存在空隙，磁力线不能全部沿铁芯闭合而从空气等路径泄漏所致。因此选C。 6. 下列哪项不是变压器的分类？（ ） A. 隔离变压器 B. 自耦变压器 C. 微波炉变压器 D. 电力变压器 【答案】C 【解析】微波炉变压器是特定于微波炉使用的变压器，不属于变压器的常规分类。 7. 如图所示电路，变压器的变压比K＝10，则电压表V的读数为（ ） A. 20V B. 2V C. 200V D. 0V 【答案】D 8. 下列关于变压器原理的说法中，错误的是（ ） A. 变压器是一种根据电磁感应原理制作的静止电气设备 B. 变压器可以用来变换电压 C. 变压器可以用来变换阻抗 D. 变压器可以用来改变频率 【答案】D 【解析】变压器是根据电磁感应原理工作的静止电气设备，可以变换电压、电流和阻抗，但不能改变频率，因为输出电压与输入电压频率相同。因此错误的是D。 9. 变压器副边负载增加时，变压器的铁耗（ ） A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 可能增加也可能减少 【答案】C 【解析】铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，主要由电源电压和频率决定，与负载大小无关。副边负载增加只会使铜耗和输出功率增加，铁耗基本不变。因此选C。 10. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44：9， b是原线圈的抽头，且其恰好位于原线圈的中心，S为单刀双掷开关，负载电阻为R，电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法中正确的是（ ） A. 当S与a连接， 时，电流表的示数为0 B. S与a或b相连时，1s内电阻R上电流方向均改变100次 C. 将S由a拨向b后时，电压表示数将变为原来的一半 D. 将S由a拨向b后时，电阻R消耗的功率变为原来的2倍 【答案】B 11. 变压器是一种（ ）的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。 A. 滚动 B. 运动 C. 旋转 D. 静止 【答案】D 【解析】变压器没有旋转部件，是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。因此选D。 12. 带电阻性负载的变压器，从轻载到满载，其输出电压将会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先降低再升高 【答案】B 【解析】变压器带负载运行时，由于一次、二次绕组存在漏阻抗（内阻抗），负载电流流过内阻抗会产生电压降。从轻载到满载，负载电流增大，内部压降增大，若一次侧电压保持不变，二次侧输出电压将降低。因此选B。 13. 变压器的实际变压比是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】本题要考虑变压比、变流比是在忽略内阻、损耗情况下推出来的，则A不对；而C、D是明显错误，所以选择：B。 14. 如图，利用直流法测量单相变压器的同名端。1、2为原绕组的抽头，3、4为副绕组的抽头。当开关闭合时，直流电流表正偏。这说明______。 A. 1、3同名 B. 1、4同名 C. 1、2同名 D. 3、4同名 【答案】B 15. 特殊变压器中的自耦变压器与隔离变压器的主要区别在于什么？（ ） A. 结构形式 B. 使用场景 C. 转换效率 D. 价格 【答案】A 【解析】自耦变压器和隔离变压器的主要区别在于结构形式。 16. 三相变压器的铭牌上通常标注哪些额定值？（ ） A. 原边和副边电压、功率和频率 B. 原边和副边电流、功率和频率 C. 原边和副边电阻、电感和电容 D. 原边和副边电阻、功率因数和相位差 【答案】A 【解析】三相变压器的铭牌上通常标注原边和副边的电压、功率和频率。 17. a、b和c、d分别为变压器一，二次侧的端子，当开关断开瞬间电流计指针偏转情况如图所示，则（ ） A. a与c为异名端 B. b与d为异名端 C. a与d为同名端 D. a与c为同名端 【答案】D 【解析】根据楞次定律，当开关断开时，原线圈电流减小，磁场减弱，副线圈会产生感应电流来阻碍原磁场的减弱。 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 同名端的定义是：当电流从两个线圈的同名端流入（或流出）时，产生的磁场相互增强。 在图中，当开关断开瞬间，原线圈电流减小，根据楞次定律，副线圈产生的感应电流方向是使得其产生的磁场与原磁场方向相同来阻碍原磁场减弱。 观察电流计指针偏转方向可知，电流从a流入电流计，从c流出电流计。这表明a和c产生的磁场是相互增强的关系。a与c为同名端，选D。 18. 三相电力变压器型号为S9－500/10，下列说法不正确的是（ ） A. 容量为500kVA B. 额定电压为10kV C. 变比为500/10 D. S代表三相 【答案】C 【解析】变压器型号S9-500/10中：S表示三相；9为设计序号；500表示额定容量为500kVA；10表示高压侧额定电压为10kV。变压器的变比指一次绕组与二次绕组的额定电压之比（或匝数比），该型号未给出低压侧额定电压，不能将容量与电压的比值500/10作为变比，所以C项说法不正确。 19. 关于自耦调压器，下列说法错误的是（ ） A. 一、二次绕组是分开的 B. 公共端接中性线 C. 不能作安全变压器使用 D. 使用前输出电压要调零 【答案】A 【解析】自耦调压器属于自耦变压器，一、二次绕组之间不仅有磁的联系，还有电的直接联系：低压绕组是高压绕组的一部分（抽头），而不是彼此分开的两个独立绕组。因此A项说法错误。自耦调压器因一、二次侧不隔离，不能作安全变压器使用；使用前应将输出电压调零；公共端通常接中性线。 20. 电流互感器运行时，接近（ ） A. 空载状态，二次绕组不准开路 B. 空载状态，二次绕组不准短路 C. 短路状态，二次绕组不准短路 D. 短路状态，二次绕组不准开路 【答案】D 【解析】电流互感器一次绕组串联在被测线路中，二次绕组与测量仪表或继电器电流线圈串联，负载阻抗很小，正常运行时接近短路状态。若二次绕组开路，一次电流全部变为励磁电流，铁芯饱和，二次侧会感应出很高的尖顶电压，危及人身和设备安全，所以二次绕组绝对不允许开路。故选D。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 单相变压器的铁芯通常由硅钢片叠装而成，一次绕组和二次绕组均套装在铁芯上，彼此之间没有电的直接连接。（ ） 【答案】正确 【解析】变压器利用电磁感应传递能量，一、二次绕组相互绝缘并通过交变磁通实现能量传递。 22. 单相变压器处于空载状态时，二次绕组没有电流，因此一次绕组中的电流也为零。（ ） 【答案】错误 【解析】空载时一次绕组仍需输入励磁电流，以建立交变磁通，因此一次电流不为零。 23. 在理想变压器中，一次、二次绕组的电压比等于其匝数比。（ ） 【答案】正确 【解析】理想变压器满足 ，电压变化由绕组匝数比决定。 24. 油浸式变压器的储油柜可补偿变压器油因温度变化产生的体积变化。（ ） 【答案】正确 【解析】储油柜与油箱相通，能够容纳油的热胀冷缩，减少油箱内部压力变化。 25. 变压器是只能变换交流电，不能变换直流电。 【答案】正确 26. 变压器的同名端是指绕组中感应电动势瞬时极性相同的端子。（ ） 【答案】正确 【解析】当绕组磁通变化相同时，同名端的感应电动势具有相同的瞬时极性，可用交流法测定。 27. 变压器同一铁芯上两个绕组的同名端，其瞬时电位总是相反。（ ） 【答案】错误 【解析】同名端的感应电动势瞬时极性相同，异名端的瞬时极性相反。 28. 自耦变压器的一、二次绕组彼此电气隔离，因而具有普通变压器的隔离作用。（ ） 【答案】错误 【解析】自耦变压器的一、二次绕组有部分匝数共用，存在电气连接，不具备完全隔离作用。 29. 电流互感器运行时，二次绕组可以开路，以便检修或测量一次电流。（ ） 【答案】错误 【解析】电流互感器二次开路会产生危险高电压，运行时二次绕组必须接入负载或可靠短接。 30. 电焊变压器通常将较高的一次电压变为较低的二次电压，并输出较大的焊接电流。（ ） 【答案】正确 【解析】电焊变压器需要低电压、大电流的输出特性，以满足焊接电弧引燃和稳定燃烧的要求。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述单相变压器的基本结构及其工作原理。 【答案】（1）单相变压器主要由铁心、一次绕组、二次绕组和绝缘结构组成，铁心通常采用叠片式硅钢片制成。（2）一次绕组接入交流电源后产生交变磁通，交变磁通在二次绕组中感应出电动势，实现电能从一次侧向二次侧的传递。 【解析】（1）铁心提供磁路，绕组承担电能输入和输出，绝缘结构用于隔离带电部分。（2）变压器利用电磁感应原理传递交流电能，并通过匝数比改变电压。 32. 变压器二次绕组接电阻性负载，测得负载两端的电压为20V，流过负载的电流为5.5A，变压器的输入功率为132 W，试求变压器的效率及损耗的功率。 【答案】因为：输出功率 = 负载两端电压 × 流过负载的电流 所以：输出功率 = 20V × 5.5A；输出功率 = 110W 因为：效率 = 输出功率 / 输入功率 × 100%； 所以：效率 = 110W / 132W × 100%；效率 ≈ 83.33% 因为：损耗的功率 = 输入功率 - 输出功率 所以：损耗的功率 = 132W - 110W；损耗的功率 = 22W 因此，根据计算，变压器的效率约为83.33%，损耗的功率为22W。 33. 比较电流互感器与电压互感器在用途、接线方式及运行要求方面的主要区别。 【答案】（1）电流互感器用于把一次侧大电流变换为便于测量和保护的小电流；电压互感器用于把一次侧高电压变换为便于测量和保护的低电压。（2）电流互感器一次绕组串联在被测电路中，二次绕组不得开路；电压互感器一次绕组并联在被测电路中，二次绕组不得短路。（3）电流互感器二次侧通常接电流表或保护装置，电压互感器二次侧通常接电压表或保护装置。 【解析】（1）两种互感器的变换对象不同，分别用于电流测量和电压测量。（2）电流互感器二次开路会产生高电压，电压互感器二次短路会产生大电流，均可能造成设备损坏和人身危险。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某维修企业为一套电气控制试验台配备单相隔离变压器。变压器额定容量为 10 kVA，额定电压为 2200 V/220 V，额定效率为 90%。试验台接入 220 V、功率因数为 0.8 的负载，负载有功功率为 8.00 kW。变压器一次侧接入 2200 V 工频电源。计算一次侧输入电流时，忽略励磁电流及变压器损耗引起的功率因数变化，取一次侧功率因数为0.8。（1）计算该变压器的一、二次绕组匝数比、二次侧电流和一次侧输入电流。（2）判断该变压器在上述负载下是否超过额定容量，并说明判断依据。（3）试验台要求输出侧与电源侧保持电气隔离。维修人员提出用自耦变压器替代该隔离变压器，分析该方案是否满足要求，并说明理由。 【答案】（1）在忽略励磁电流及变压器损耗引起的功率因数变化、取一次侧功率因数为0.8的条件下，匝数比为 10。二次侧电流为 cosφ)=8000/(220×0.8)≈45.45 A。一次侧输入有功功率为 η=8000/0.90≈8888.89 W。一次侧输入电流为 cosφ)=8888.89/(2200×0.8)≈5.05 A。 （2）负载视在功率为 S=cosφ=8.00/0.8=10.00 kVA，等于变压器额定容量10 kVA，因此未超过额定容量，但已达到额定负载，应注意温升和散热。 （3）该方案不满足要求。自耦变压器的一、二次绕组存在电气连接，输出侧与电源侧不能完全隔离；隔离变压器的一、二次绕组相互绝缘，才能满足试验台的安全隔离要求。 【解析】N1/N2=U1/U2=10；I2=8000/(220×0.8)=45.45A。P1=8000/0.9=8888.89W，I1=8888.89/(2200×0.8)=5.05A。S=8/0.8=10kVA，等于额定容量，未超载但满载。自耦变压器一、二次侧电气相连，不能满足隔离要求。 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 $ 湖南省（对口招生）机电类 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 变压器——结构、原理、单相与特殊变压器 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. 一台50 Hz 220 V/12 V的壳式单相变压器，如果将原副边颠倒而将220 V的电源误接到副边，则铁芯中的磁通______，变压器将______。（ ） A. 不变 作升压变压器用 B. 升高 因铁芯发热而烧毁 C. 降低 作升压变压器用 D. 升高 作升压变压器用 2. 在变压器中，哪个参数决定了电压的升降比？（ ） A. 匝数比 B. 铁芯直径 C. 输入电压 D. 输出电流 3. 升流器是电力部门和工矿企业的电器设备做电流负载试验及温升试验的专用设备，其工作原理简化如图所示。某次外接调压器进行伏安特性试验，升流器第一级的自耦线圈滑头P位于线圈中点，为第二级升流器，均为理想变压器，不计线路电阻。当采集负载R的电流值为输入端电流值的10倍时，则第二级升流器的匝数比为（ ） A. 1∶5 B. 3∶1 C. 4∶1 D. 5∶1 4. 变压器的铁芯用途是（ ） A. 传导电流 B. 储存电能 C. 改变电压 D. 提供磁耦合 5. 变压器中，漏磁通是由于什么引起的（ ） A. 线圈匝数不足 B. 铁芯不良 C. 线圈之间的空隙 D. 电流过大 6. 下列哪项不是变压器的分类？（ ） A. 隔离变压器 B. 自耦变压器 C. 微波炉变压器 D. 电力变压器 7. 如图所示电路，变压器的变压比K＝10，则电压表V的读数为（ ） A. 20V B. 2V C. 200V D. 0V 8. 下列关于变压器原理的说法中，错误的是（ ） A. 变压器是一种根据电磁感应原理制作的静止电气设备 B. 变压器可以用来变换电压 C. 变压器可以用来变换阻抗 D. 变压器可以用来改变频率 9. 变压器副边负载增加时，变压器的铁耗（ ） A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 可能增加也可能减少 10. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44：9， b是原线圈的抽头，且其恰好位于原线圈的中心，S为单刀双掷开关，负载电阻为R，电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法中正确的是（ ） A. 当S与a连接， 时，电流表的示数为0 B. S与a或b相连时，1s内电阻R上电流方向均改变100次 C. 将S由a拨向b后时，电压表示数将变为原来的一半 D. 将S由a拨向b后时，电阻R消耗的功率变为原来的2倍 11. 变压器是一种（ ）的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。 A. 滚动 B. 运动 C. 旋转 D. 静止 12. 带电阻性负载的变压器，从轻载到满载，其输出电压将会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先降低再升高 13. 变压器的实际变压比是（ ） A. B. C. D. 14. 如图，利用直流法测量单相变压器的同名端。1、2为原绕组的抽头，3、4为副绕组的抽头。当开关闭合时，直流电流表正偏。这说明______。 A. 1、3同名 B. 1、4同名 C. 1、2同名 D. 3、4同名 15. 特殊变压器中的自耦变压器与隔离变压器的主要区别在于什么？（ ） A. 结构形式 B. 使用场景 C. 转换效率 D. 价格 16. 三相变压器的铭牌上通常标注哪些额定值？（ ） A. 原边和副边电压、功率和频率 B. 原边和副边电流、功率和频率 C. 原边和副边电阻、电感和电容 D. 原边和副边电阻、功率因数和相位差 17. a、b和c、d分别为变压器一，二次侧的端子，当开关断开瞬间电流计指针偏转情况如图所示，则（ ） A. a与c为异名端 B. b与d为异名端 C. a与d为同名端 D. a与c为同名端 18. 三相电力变压器型号为S9－500/10，下列说法不正确的是（ ） A. 容量为500kVA B. 额定电压为10kV C. 变比为500/10 D. S代表三相 19. 关于自耦调压器，下列说法错误的是（ ） A. 一、二次绕组是分开的 B. 公共端接中性线 C. 不能作安全变压器使用 D. 使用前输出电压要调零 20. 电流互感器运行时，接近（ ） A. 空载状态，二次绕组不准开路 B. 空载状态，二次绕组不准短路 C. 短路状态，二次绕组不准短路 D. 短路状态，二次绕组不准开路 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 单相变压器的铁芯通常由硅钢片叠装而成，一次绕组和二次绕组均套装在铁芯上，彼此之间没有电的直接连接。（ ） 22. 单相变压器处于空载状态时，二次绕组没有电流，因此一次绕组中的电流也为零。（ ） 23. 在理想变压器中，一次、二次绕组的电压比等于其匝数比。（ ） 24. 油浸式变压器的储油柜可补偿变压器油因温度变化产生的体积变化。（ ） 25. 变压器是只能变换交流电，不能变换直流电。 26. 变压器的同名端是指绕组中感应电动势瞬时极性相同的端子。（ ） 27. 变压器同一铁芯上两个绕组的同名端，其瞬时电位总是相反。（ ） 28. 自耦变压器的一、二次绕组彼此电气隔离，因而具有普通变压器的隔离作用。（ ） 29. 电流互感器运行时，二次绕组可以开路，以便检修或测量一次电流。（ ） 30. 电焊变压器通常将较高的一次电压变为较低的二次电压，并输出较大的焊接电流。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述单相变压器的基本结构及其工作原理。 32. 变压器二次绕组接电阻性负载，测得负载两端的电压为20V，流过负载的电流为5.5A，变压器的输入功率为132 W，试求变压器的效率及损耗的功率。 33. 比较电流互感器与电压互感器在用途、接线方式及运行要求方面的主要区别。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某维修企业为一套电气控制试验台配备单相隔离变压器。变压器额定容量为 10 kVA，额定电压为 2200 V/220 V，额定效率为 90%。试验台接入 220 V、功率因数为 0.8 的负载，负载有功功率为 8.00 kW。变压器一次侧接入 2200 V 工频电源。计算一次侧输入电流时，忽略励磁电流及变压器损耗引起的功率因数变化，取一次侧功率因数为0.8。（1）计算该变压器的一、二次绕组匝数比、二次侧电流和一次侧输入电流。（2）判断该变压器在上述负载下是否超过额定容量，并说明判断依据。（3）试验台要求输出侧与电源侧保持电气隔离。维修人员提出用自耦变压器替代该隔离变压器，分析该方案是否满足要求，并说明理由。 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 $