一、填空题
1. 组式和心式，组式；
2. I ，I0 ，I ，I6 ；3. I ，I0 ，I ，I6 ；4. 同一，相同的；
5. 正弦波 , 接近正弦波； 6．平顶波 , 尖顶波； 7. 三角形，正弦波； 8.0, 30；
9. Y ， d 或 D， y ,Y ， y 或 D， d ； 10. 高压侧某线电动势 , 低压侧对应线电动势。二、选择题
1. ②2. ③3. ①4. ①5. ④6. ②7. ②8. ②9. ④10. ④ 三、简答题
1. 答：在外加电压是正弦的情况下，铁心中的磁通也为正弦波，因为磁路饱和的原因，产生这个正弦波磁通需要尖顶波的空载电流。
2. 答：因为三相组式变压器三相磁路彼此独立，采用 Y， y 联结时，主磁路中三次谐波磁通较大，
其频率又是基波频率的三倍，所以，三次谐波电动势较大，它与基波电动势叠加，使变压器相电动势畸 变为尖顶波，其最大值升高很多，可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用
Y，y 联
（铁心） 中流通，
结。对于三相心式变压器，
因为三相磁路彼此相关， 所以，三次谐波磁通不能在主磁路
漏磁路磁阻很大， 使三次谐波磁通大为削弱，
只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。
主磁通波形接近于正
弦波， 相电动势波形也接近正弦波。 但三次谐波磁通频率较高，
流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损
耗，引起局部过热，降低变压器运行效率，因此，只有容量小于
1800KVA的三相心式变压器才允许采用
Y， y 联结。
3. 答：因为三次谐波电动势大小相等，相位相同，所以在线电动势中互相抵消，即线电动势中无三次谐波分量。
4. 答：三角形回路中有不大的环流，是三次谐波电流。它是由三次谐波磁通所感生的三次谐波电 动势产生的。 基波电动势不能在三角形回路中产生环流， 在三角形回路中它们的相量和等于
因为三相基波电动势大小相等， 相位互差 120 ，
0，所以不会产生环流。
Y 接，副边 d
5. 答：组式变压器测得的开口电压大。因为组式变压器三相磁路彼此独立，在原边
接开口的情况下， 原边流过正弦波电流， 铁心中三次谐波磁通很大，
绕组中感应的三次谐波电动势就很
大，由于三次谐波电动势大小相等、相位相同，所以测得的开口电压是每相三次谐波电压的三倍，数值
较大。对于心式变压器来说，因为三相磁路彼此相关，三次谐波磁通只能通过漏磁路闭合，遇到的磁阻
大，磁通数值小，在绕组中感应的三次谐波电动势也小，因此测得的开口电压没有组式变压器的大。
四、作图题（略）
17
第 4 章 思考题与习题参考答案
4.1 变压器的电压变化率是如何定义的？它的大小与哪些因素有关？
答：电压变化率是指：当变压器一次侧加额定电压，负载功率因数一定时，从空载到负载时二次电
U
压变化的百分值， 即 U
20
U 2
2 N
U
100% 。由公式 U( Rs cos 2 X s sin 2 ) 可知，电压变
化率与负载大小、负载性质、短路参数有关。
4.2 变压器二次侧分别加电阻、电感或电容负载时，二次侧电压随负载增大将怎样变化？二次侧
带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？
答：带电阻和电感负载时，
端电压将随负载增大而下降， 但带电感负载比电阻负载时的端电压下降
的较多；带电容负载时，端电压随负载增大可能下降（当
Rs cos 2 | X s sin | 时），也可能升高（当
Rs cos 2 | X s sin |时）。
Rs cos 2 | X s sin | 时），带电容负载时，电压变化率可能为零（当
4.3 在设计电力变压器时， 为什么将铁心损耗设计得比额定铜损耗小？电力变压器额定运行时的效
率是它的最大效率吗？
答：由于电力变压器长年接在电网上运行，铁心损耗总是存在的，而且是不变的，而铜损耗却随负载而变化（负载随时间季节在变化） ，因此变压器不可能总是满载运行。为了减少电能损失，使变压器
获得较高的的运行效率，将铁心损耗设计得比额定铜耗小，一般设计成
p0
1 1～ ，这样，当运行
p在 (0.5 ～ 0.7) 倍额定负载时，变压器效率最大，这恰好适应了电力变压器一般在
sN
4 2
50%～ 70%额定负载下
长期运行的实际情况， 从而提高了运行经济性。 可见，电力变压器额定运行时的效率并不是的最大效率。
4.4 变压器取得最大运行效率的条件是什么？若使电力变压器运行在最大效率附近，其负载系数应在多大范围内？
答：变压器取得最大效率的条件是不变损耗（铁损耗）等于可变损耗（铜损耗）
。其负载系数
m 应
在 0.5 ～ 0.7 范围内。
4.5 变压器并联运行的理想情况是什么？并联运行的理想条件有哪些？当并联的理想条件不满足
时，将会产生怎样的不良后果？
答：并联运行理想情况是： （ 1）空载时并联的各变压器之间没有环流；
（2）负载时各变压器所分担
的负载按其容量大小成正比例分配；
（ 3）负载时各变压器输出电流相位相同。
并联运行理想条件是： （ 1）各变压器的额定电压相等， 即变比相等；（ 2）各变压器的联结组别相同；
（ 3）各变压器的短路阻抗（短路电压）标么值相等，短路阻抗角也相等。
18
当变比不同时，变压器内部会产生环流，既占用变压器的容量，又增加了变压器的损耗；当联结组
别不同时， 将产生很大的环流， 其值将达到额定电流的几倍， 会烧毁变压器； 当短路阻抗标么值不等时，
变压器负载分配不合理，容量不能得到充分利用。
4.6 容量不同、短路阻抗标么值不等的两台变压器并联运行时，对容量大的变压器来说，希望它
的短路阻抗标么值大一些还是小一些？为什么？
答：对容量大的变压器，希望它的短路阻抗标么值小一些。因为它的短路阻抗标么值小，并联运行
时，它的负载系数大，先达到满载，从而尽可能利用了变压器的容量。
4.7 变压器的空载电流很小，而空载合闸电流却可能很大，这是为什么？
答：因为空载合闸时，主磁通的瞬时值将达到稳态值的
2 倍，使变压器铁心处于深度饱和，空载合
闸电流急剧增加，即出现励磁涌流，其值可达空载电流的几十倍到百余倍。
4.8 变压器的稳态短路电流大小和突然短路电流与哪些因素有关？它们大约是额定电流的多少
倍？
答：稳态短路电流与短路阻抗大小有关
( I S U / Z S )，其值可达额定电流的 10 ～ 20 倍。突然短
当电压瞬时值为零时发生突然短路，
路电流既与短路阻抗大小有关， 还与突然短路瞬间电压瞬时值有关， 则突然短路电流最大，其值可达额定电流的
20～30倍。
4.9
一台三相变压器，
SN 5600kVA ， U 1N / U 2 N 10 / 6.3kV ， Y , d 联结，在低压侧加额定
6.72kW ；在高压侧做短路试验， 短路电流 I s I 1N ，psN 17.92kW ，
电压 U 2N 做空载试验，测得 p0
U s 550V ，试求：
（ 1）短路电阻和短路电抗的标么值； （ 2）带额定负载运行，负载功率因数cos （ 3）带额定负载运行，负载功率因数cos
=0.8（滞后）时的电压变化率和二次端电压； 2
=0.9（滞后）时的效率和最大效率。 2
解：（ 1） Z s
us
U s 550
Rs
P
U
1 N PsN
SN
2
0.055
10 103
17.92 10 3 5600 103
sN
0.0032
2
X s
（2） U
Z s Rs
0.0552 0.0032 2
0.0549
( Rs cos 2 X s sin 2 ) 1 (0.0032 0.8 0.0549 0.6) 0.0355
19
U2 (1
(3)
U)U2N
(1
0.0355) 6.3 10 3 100%
6076.35V 5600 0.9
6.72 12 17.92
SN cos 2
SN cos 2
m
1
100% 99.513%
P0
2
PsN
1 5600 0.9
P0 PsN
6.72
0.61237
17.92
m SN cos 2
max
100% 5600kVA，
0.61237
5600 0.9
100% 99.57%
m SN cos 2 2P0 0.61237 5600 0.9
2 6.72
*
4.10 一台三相变压器，
SN
U
1N
，Y,d 联结，从短路试验得
，
/U2N
35/ 6.6kV
Rs =1%
X s* =5.25 % ，当 U 1 U 1N 时，在低压侧加额定负载
试求此时负载的功率因数角
2 及负载性质。
I 2 I 2N ，测得端电压恰好等于额定值 U 2 U2N ，
解：根据 U 2 U 2N ，可知
U 0
U
2
( Rs cos 2 X s sin tg
1
2
)0 则 Rs cos 2 X s sin 2 0
10.78
( Rs ) tg X s
1
( 0.01 ) 0.0525
负载为容性。
4.11 某变电所有两台变压器并联运行，数据如下： 第 I 台： SN ＝3200kV A， U 1N /U 2N 第 II 台： SN ＝ 5600kVA， U 1N 试求：
35 / 6.3kV ， us ＝ 6.9％； 35/ 6.3kV ， us ＝ 7.5％。
/U2N
（ 1）当输出总负载为 8000kVA 时，每台变压器分担的负载为多少？
（ 2）在没有任何一台变压器过载的情况下，输出的最大总负载为多少？解：（ 1） 由
Z s Z s
0.075 0.069 5600
3200
解得：
8000
0.8812
0.9578
S
I
SNI 0.9578 3200 3064.96 kV?A
20