第6章特殊变压器思考题与习题参考答案
6.1 三绕组变压器的绕组排列应遵循哪些原则？它们是如何排列的？不同排列方式对变压器的漏电抗参数有何影响？
答：三个绕组的排列位子既要考虑绝缘方便，又要考虑功率的传递方向。从绝缘角度考虑，高压绕组不宜靠近铁心，总是放在最外层。从功率传递方向考虑，相互间传递功率较多的绕组应靠得近一些。升压变压器是把低压功率传递到高压和中压电网，因此低压绕组放在中间层，中压绕组放在内层；降压变压器是把高压电网的功率传递到中压和低压电网，因此中压绕组放在中间层，低压绕组放在内层。无论如何排列，对应于中间层绕组的等效漏电抗最小。
6.2 三绕组变压器的额定容量是如何定义的，三个绕组的容量有哪几种配合方式？实际运行时三个绕组传输的功率关系如何？
答：在三绕组变压器中，三个绕组的容量可能相等，也可能不等，把最大的绕组容量定义为三绕组变压器的额定容量。三绕组额定容量有三种配合：1:1:1；1:1:0.5；1:0.5:1。实际运行时，一个绕组的输入功率等于其他两个绕组输出功率之和，或者两个绕组的输入功率之和等于一个绕组的输出功率。
6.3 三绕组变压器中的漏磁通与双绕组变压器中的漏磁通有何不同？
答：在双绕组变压器中，漏磁通是指只交链自身绕组的磁通；而在三绕组变压器中，漏磁通包括只交链自身绕组的磁通（自漏磁通）和只交链两个绕组的磁通（互漏磁通）两部分。
6.4 三绕组变压器的短路阻抗参数是如何测定的？ 答：三绕组变压器的短路参数通过三次短路试验测得：
第一次短路试验：绕组1加电，绕组2短路，绕组3开路，可测得折算到绕组1的参数：
? ? Xs12?X1?X2 Rs12?R1?R2第二次短路试验：绕组1加电，绕组3短路，绕组2开路，可测得折算到绕组1的参数：
? Xs13?X1?X3? Rs13?R1?R3第三次短路试验：绕组2加电，绕组3短路，绕组1开路，可测得折算到绕组2的参数，再乘以k12可得到折算到绕组1的参数：
2?23?X2??X3? ?23?R2??R3? Xs Rs联立求解可得： R1?11?23) X1?(Xs12?Xs13?Xs?23) (Rs12?Rs13?Rs22 1
11?23?Rs13) X2??(Xs12?Xs?23?Xs13) (Rs12?Rs2211??(Rs13?Rs?23?Rs12) X3??(Xs13?Xs?23?Xs12) R322?? R26.5 一台三绕组变压器作降压变压器运行，中、低压绕组均带负载，当中压绕组输出电流增大时，试分析低压绕组端电压将如何变化？
答：由三绕组变压器的等效电路可以看出，当中压绕组输出电流增大时，高压绕组电流随之增大，高压绕组漏阻抗压降将增大，导致励磁电动势降低，因此低压绕组的端电压将下降。
6.6 自耦变压器的结构特点是什么？它有何优点？适用在什么场合下使用？
答：自耦变压器的结构特点是低压绕组是高压绕组的一部分，高、低压绕组之间既有磁的耦合，又有电的联系。与同容量的双绕组变压器相比，自耦变压器的优点是节省材料、效率较高。当变比ka越接近1时，绕组（设计）容量越小，优点越突出。它适用于做联络变压器，用来连接两个电压等级相近的电网；也可在实验室中做为调压器；或使用自耦变压器实现异步电动机的降压起动。
6.7 自耦变压器的功率是如何传递的？为什么它的设计容量比额定容量小？
答：自耦变压器传递的功率由两部分组成：一部分是电磁功率，通过电磁感应作用从一次侧传递给二次侧负载，它是输出功率的(1?1)倍；另一部分是传导功率，由电源经串联绕组直接传递给二次侧负ka载，它是输出功率的
11倍。因为设计容量是绕组容量，它对应电磁容量，仅是额定容量的(1?)，所
kaka以设计容量比额定容量小。
6.8 分裂变压器的结构特点是什么？与三绕组变压器有何不同？
答：分裂变压器的两个分裂绕组在电路上彼此分离，在磁路上具有松散耦合，这两个分裂绕组结构相同，容量相等，且容量之和等于不分裂绕组的容量。分裂变压器要求：1）两个分裂绕组之间有较大的短路阻抗；2）分裂绕组与不分裂绕组之间有较小的短路阻抗，且相等。因此，将两个分裂绕组分别套在两个铁心柱上，使其具有较大的短路阻抗；不分裂绕组的两个并联绕组分别与两个分裂绕组套在同一铁心柱上，它们之间的短路阻抗较小，且相等。
三绕组变压器的三个绕组套在同一铁心柱上，三个绕组之间磁耦合程度紧密，任意两个绕组之间的短路阻抗均较小。
6.9 分裂变压器有哪些运行方式和特殊参数？它们是如何定义的？
答：1）穿越运行：将低压的两个分裂绕组并联成一个绕组对高压绕组运行，称为穿越运行。此时高、
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低压绕组之间的短路阻抗称为穿越阻抗，用Zs表示。2）半穿越运行：低压的一个分裂绕组对高压绕组运行（另一个分裂绕组开路），称为半穿越运行。此时高、低压绕组之间的短路阻抗称为半穿越阻抗，用Zb表示。3）高压绕组开路，低压的一个分裂绕组对另一个分裂绕组的运行，称为分裂运行。此时两个分裂绕组之间的短路阻抗（折算到高压侧）称为分裂阻抗，用Zf表示。4） 分裂系数：分裂阻抗与穿越阻抗之比称为分裂系数kf，即kf?ZfZs。
6.10 试从物理意义分析分裂变压器的分裂阻抗较同容量普通变压器短路阻抗大的原因。
答：分裂变压器的两个分裂绕组分别套在两个铁心柱上，彼此之间磁耦合松散，漏磁通较多，短路阻抗较大；普通变压器的高、低压绕组套在同一铁心柱上，彼此之间磁耦合紧密，漏磁通较少，短路阻抗较小。
6.11 简述电压互感器和电流互感器的用途与结构特点。
答：互感器的用途：1）电压互感器用来把高电压变换成低电压，以方便用小量程的电压表测量，电流互感器用来把大电流变换成小电流，以方便用小量程的电流表测量；2）使测量回路与高压线路隔离，保障测试人员与设备的安全。
结构特点：电压互感器的一次绕组匝数较多，二次绕组匝数少。为减小误差，铁心采用导磁性能好、铁耗小的硅钢片；工作点磁密设计得较低，使磁路处于不饱和状态；尽量减小磁路间隙以减小励磁电流，绕组装配尽量紧凑、均匀以减小漏磁通和漏电抗；适当采用较粗导线以减小绕组电阻。
电流互感器的一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多。为减小误差，工作点磁密设计得更低，以减小励磁电流,也要尽可能减小漏阻抗。
6.12为什么说电压互感器运行时近似于变压器的空载状态？而电流互感器运行时近似于变压器的短路状态？
答：电压互感器二次侧接电压表，因为电压表的阻抗很大，所以电压互感器运行时近似于变压器空载状态；而电流互感器二次侧接电流表，因为电流表的阻抗很小，所以电流互感器运行时近似于变压器的短路状态。
6.13 电压互感器和电流互感器的误差有哪两种？误差产生的原因有哪些？
答：误差有变比误差和相角误差两种。误差的产生都是由于励磁电流和漏阻抗的存在，所以互感器设计和制造要尽可能减小励磁电流和漏阻抗。
6.14为什么电压互感器运行时严禁二次侧短路？而电流互感器运行时严禁二次侧开路？
答：电压互感器一次侧电压很高，一次、二次侧漏阻抗很小，如果二次侧短路，短路电流会很大，
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将导致绕组绝缘损坏，危及人员和设备安全；电流互感器一次侧电流很大，匝数很少，二次侧匝数很多，如果二次侧开路，首先一次侧大电流成为励磁电流，将在铁心中产生很大的磁通，导致磁路严重饱和，铁损耗过大，发热严重，烧毁铁心，再者二次绕组将产生过高的电压，危及人员和设备安全。
第6章 自测题参考答案
一、填空题
1. 中，低，高；低，中，高 2. YN，yn0，d11；YN，yn0，y0 3.磁；电（电；磁） 4. 0.5；0.5 5. 分离；松散 6. 相等；0.5 7. 分裂；半穿越 8. 分裂阻抗与穿越阻抗；3～4 9. 下降；下降很少 10. 短路；开路 二、选择题
1．④；2．②；3．①；4．④；5. ②；6．④；7．①；8．①；9．②；10. ② 三、简答题
1. 答: 当某侧负载发生变化时，高压绕组的电流将发生变化，导致高压侧等效漏阻抗压降发生变化，引起主电动势变化，所以另一侧负载的端电压也会发生变化，这本质上是三绕组之间存在磁耦合的结果。
2. 答：这是因为分裂变压器高压绕组具有较小的等效漏阻抗，而分裂绕组却具有较大的等效漏阻抗。 3. 答：电压互感器二次侧绝对不允许短路，电流互感器二次侧绝对不允许开路；二次绕组和铁心都要可靠接地；需要限制所接仪表数量以保证测量精度。
4. 答：应用场合：三绕组变压器用于把三个不同电压等级的输电系统连接起来；分裂变压器用做厂用变压器，向两段厂用电母线供电，或两台发电机共用一台分裂变压器向电网送电。
结构特点：三绕组变压器的三个线圈套在同一个铁心柱上，三者之间磁耦合紧密；分裂变压器的两个低压分裂绕组分别套在两个铁心柱上，磁耦合松散；高压绕组的两个并联绕组分别与两个分裂绕组套在同一个铁心柱上，高压绕组与分裂绕组之间磁耦合紧密。
主要性能：三绕组变压器三线圈耦合紧密，漏抗较小，当某一侧负载变化时，另一侧端电压也随之变化；而分裂变压器的两个低压分裂绕组的漏抗较大，当某一侧负载变化时，另一侧端电压变化很小；而且可以有效限制短路电流。
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电机学第6章特殊变压器思考题与习题参考答案
