Трансформаторы

1 2 3 4 5

ПРАКТИКУМ

ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ И АППАРАТАМ

Учебное пособие

Для студентов очного и заочного обучения

Рекомендовано к изданию УМО по образованию в области приборостроения и оптотехники

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 200101 (190100)

«Приборостроение»

Казань 2005

УДК 621.375+621.316.5

ББК 31.261+31.264

П84

Прохоров С.Г., Хуснутдинов Р.А. Практикум по электрическим машинам и аппаратам: Учебное пособие: Для студентов очного и заочного обучения. Ка- зань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005. 90 с.

ISBN 5-7579-0806-8

Предназначено для проведения практических занятий и выполнения са- мостоятельной работы по дисциплине «Электрические машины и аппараты» по направлению подготовки дипломированного специалиста 653700 – «Приборо- строение».

Пособие может быть полезным для студентов, изучающих дисциплины

«Электротехника», «Электромеханическое оборудование в приборостроении»,

«Электрические машины в приборных устройствах», а также студентов всех инженерных специальностей, в том числе и электротехнического профиля.

Табл. Ил. Библиогр.: 11 назв.

Рецензенты: кафедра электропривода и автоматики промышленных уста- новок и технологических комплексов (Казанский государст- венный энергетический университет);

профессор, канд. физ.-мат. наук, доцент В.А.Кирсанов

(Казанский филиал Челябинского танкового института)

ISBN 5-7579-0806-8 © Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005

Предлагаемые тесты по дисциплине «Электрические машины и аппара- ты» предназначены для проведения практических занятий и выполнения самостоятельной работы. Тесты составлены по разделам «Трансформаторы»,

«Асинхронные машины», «Синхронные машины», «Коллекторные машины постоянного тока», «Электрические аппараты». Ответы в форме таблицы даны в конце пособия.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

1. Почему воздушные зазоры в трансформаторе делают минимальными?

1) Для увеличения механической прочности сердечника.

2) Для уменьшения намагничивающей составляющей тока холостого хода.+

3) Для уменьшения магнитного шума трансформатора.

4) Для увеличения массы сердечника.

2. Почему сердечник трансформатора выполняют из электротехнической стали?

1) Для уменьшения тока холостого хода.+

2) Для уменьшения намагничивающей составляющей тока холостого хода.

3) Для уменьшения активной составляющей тока холостого хода.

4) Для улучшения коррозийной стойкости.

3. Почему пластины сердечника трансформатора стягивают шпильками?

1) Для увеличения механической прочности.

2) Для крепления трансформатора к объекту.

3) Для уменьшения влаги внутри сердечника.

4) Для уменьшения магнитного шума.+

4. Почему сердечник трансформатора выполняют из электрически изолиро-

ванных друг от друга пластин электротехнической стали?

1) Для уменьшения массы сердечника.

2) Для увеличения электрической прочности сердечника.

3) Для уменьшения вихревых токов. +

4) Для упрощения конструкции трансформатора.

5. Как обозначаются начала первичной обмотки трехфазного трансформато-

ра?

1) a, b, c 2) x, y, z 3) A, B, C + 4) X, Y, Z

6. Как соединены первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформа-

тора, если трансформатор имеет 11 группу (Y – звезда, ∆ – треугольник)?

1) Y/∆ + 2) ∆/Y 3) Y/Y 4) ∆/∆

7. Как отличаются по массе магнитопровод и обмотка обычного трансфор- матора от автотрансформатора, если коэффициенты трансформации одинаковы К =1,95? Мощность и номинальные напряжения аппаратов одинаковы.

1) Не отличаются.

2) Массы магнитопровода и обмотки автотрансформатора меньше масс магнитопровода и обмоток обычного трансформатора соответствен- но. +

3) Масса магнитопровода автотрансформатора меньше массы магнито-

провода обычного трансформатора, а массы обмоток равны.

4) Массы магнитопровода и обмоток обычного трансформатора мень-

ше, чем у соответствующих величин автотрансформатора.

5) Масса обмотки автотрансформатора меньше массы обмоток обычно-

го трансформатора, а массы магнитопроводов равны.

8. На каком законе электротехники основан принцип действия трансформа-

тора?

1) На законе электромагнитных сил.

2) На законе Ома.

3) На законе электромагнитной индукции. +

4) На первом законе Кирхгофа.

5) На втором законе Кирхгофа.

9. Что произойдет с трансформатором, если его включить в сеть постоянно-

го напряжения той же величины?

1) Ничего не произойдет.

2) Может сгореть. +

3) Уменьшится основной магнитный поток.

4) Уменьшится магнитный поток рассеяния первичной обмотки.

10. Что преобразует трансформатор?

1) Величину тока.

2) Величину напряжения.

3) Частоту.

4) Величины тока и напряжения. +

11. Как передается электрическая энергия из первичной обмотки автотранс-

форматора во вторичную?

1) Электрическим путем.

2) Электромагнитным путем.

3) Электрическим и электромагнитным путем. +

4) Как в обычном трансформаторе.

12. Какой магнитный поток в трансформаторе является переносчиком элек-

трической энергии?

1) Магнитный поток рассеяния первичной обмотки.

2) Магнитный поток рассеяния вторичной обмотки.

3) Магнитный поток вторичной обмотки.

4) Магнитный поток сердечника. +

13. На что влияет ЭДС самоиндукции первичной обмотки трансформатора?

1) Увеличивает активное сопротивление первичной обмотки.

2) Уменьшает активное сопротивление первичной обмотки.

3) Уменьшает ток первичной обмотки трансформатора. +

4) Увеличивает ток вторичной обмотки трансформатора.

5) Увеличивает ток первичной обмотки трансформатора.

14. На что влияет ЭДС самоиндукции вторичной обмотки трансформатора?

1) Увеличивает активное сопротивление вторичной обмотки.

2) Уменьшает активное сопротивление вторичной обмотки.

3) Уменьшает ток вторичной обмотки трансформатора. +

4) Увеличивает ток первичной обмотки трансформатора.

5) Уменьшает индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.

15. Какова роль ЭДС взаимоиндукции вторичной обмотки трансформатора?

1) Является источником ЭДС для вторичной цепи. +

2) Уменьшает ток первичной обмотки.

3) Уменьшает ток вторичной обмотки.

4) Увеличивает магнитный поток трансформатора.

16. Выберите формулу закона электромагнитной индукции:

1) e = W ⋅ dФ.

2) e = − W ⋅ dФ +.

3) e =

⋅ dФ.

4) e = − W

dФ.

5) e = −

⋅ dФ.

17. Выберите правильное написание действующего значения ЭДС вторич-

ной обмотки трансформатора.

1) E 2

= 1,11 ⋅ W 2⋅ f

⋅ Фm

2) E 2

= 2,22 ⋅ f

⋅ Фm W 2

3) E 2

5) E 2

= 3,33⋅ W 2⋅ f

= 4,44⋅ W 2⋅ f

⋅ Фm

Фm

4) E 2

= 4,44 ⋅ W 2⋅ f

⋅ Фm

18. Как соотносятся по величине напряжение короткого замыкания U 1к и но-

минальное U 1н в трансформаторах средней мощности?

1) U 1к ≈ 0,05. U 1н	2) U 1к ≈ 0,5. U 1н	3) U 1к ≈ 0,6. U 1н
4) U 1к ≈ 0,75. U 1н	5) U 1к ≈ U 1н

19. Какие параметры Т-образной схемы замещения трансформатора опреде-

ляются из опыта холостого хода?

1) r 0, r 1	2) X 0, r 1	3) r’ 2, X’ 2
4) r 0, X 0	5) r 1, X 1

20. Когда трансформатор имеет максимальное значение КПД?

1) P ст

= 0,

P обм ≠ 0

2) P ст

≠ 0,

P обм = 0

3) P ст

= 0,

P обм = 0

4) P ст

≈ P обм

21. Выберите режим холостого хода трансформатора.

1) U 1 = U 1н,

2) U 1 = U 1н,

3) U 1 = U 1н,

4) U 1 = U 1н,

5) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0, I 1 ≠ 0, I 1 ≠ 0, I 1 = 0, I 1 = 0,

U 2 ≠ 0, U 2 ≠ 0, U 2 = 0, U 2 ≠ 0, U 2 = 0,

I 2 = 0

I 2 ≠ 0

I 2 = 0

22. Какие из ниже перечисленных величин определяются из опыта короткого замыкания трансформатора?

1. I 0, I 1к 2. I 1к, P ст 3. U 1к, P обм 4. I 0, P ст

23. Выберите режим нагрузки трансформатора.

1) U 1 = U 1н,

2) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0,

U 2 ≠ 0,

I 2 = 0

I 2 ≠ 0

3) U 1 = U 1н,

4) U 1 = U 1н,

5) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0, I 1 = 0, I 1 = 0,

U 2 = 0, U 2 ≠ 0, U 2 = 0,

I 2 ≠ 0

I 2 = 0

24. Какие параметры Т-образной схемы замещения трансформатора опреде-

ляются из опыта короткого замыкания?

1) r 0, r 1 2) X 0, r’ 2 3) r’ 2, X’ 2 4) r 0, X 0

25. Что произойдет с током первичной обмотки трансформатора, если на-

грузка трансформатора увеличится?

1) Не изменится. 2) Увеличится.

3) Уменьшится. 4) Станет равным нулю.

26. Выберите режим короткого замыкания трансформатора.

1) U 1 = U 1н,

2) U 1 = U 1н,

3) U 1 = U 1н,

4) U 1 = U 1н,

5) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0, I 1 ≠ 0, I 1 ≠ 0, I 1 = 0, I 1 = 0,

U 2 ≠ 0, U 2 ≠ 0, U 2 = 0, U 2 ≠ 0, U 2 = 0,

I 2 = 0

I 2 ≠ 0

I 2 = 0

27. Какие из ниже перечисленных величин определяются из опыта холостого хода?

1) I 0, I 1к 2) I 1к, P ст 3) U 1к, P обм 4) I 0, P ст

28. Как соотносятся по величине токи холостого хода I 0 и номинальный I 1н в трансформаторах средней мощности?

1) I 0

≈ 0,05 I 1н

2) I 0

≈ 0,5 I 1н

3) I 0

≈ 0,6 I 1н

4) I 0

≈ 0,7 I 1н

5) I 0 ≈ 0,8 I 1н

ра?

29. Какой режим работы соответствует опыту холостого хода трансформато-

1) U 1 = U 1н,

2) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0,

U 2 ≠ 0,

I 2 = 0

I 2 ≠ 0

3) U 1 = U 1к,

I 1 = I 1н,

U 2 = 0,

I 2 = I 2н

4) U 1 = U 1н,

5) U 1 = U 1н,

I 1 = 0,

U 2 ≠ 0,

U 2 = 0,

I 2 = 0

30. На рисунке показаны внешние характеристики однофазного трансформа-

тора для различных видов нагрузки. Выберите комбинацию характеристик, ко-

торая соответствует следующей последовательности: активной, активно-

индуктивной и активно-емкостной нагрузкам.

U 2

0 I 2

1) 1, 2, 3 2) 1, 3, 2 3) 2, 1, 3

4) 3, 1, 2 5) 2, 3, 1

31. Какой режим работы соответствует опыту короткого замыкания транс-

форматора?

1) U 1 = U 1н,

2) U 1 = U 1н,

I 1 ≠ 0,

U 2 ≠ 0,

I 2 = 0

I 2 ≠ 0

3) U 1 = U 1к,

I 1 = I 1н,

U 2 = 0,

I 2 = I 2н

4) U 1 = U 1к,

I 1 = 0,

U 2 ≠ 0,

I 2 = 0

5) U 1 = U 1к,

I 1 = I 1н,

U 2 = 0,

I 2 = 0

32. Выберите правильное написание уравнения баланса напряжения для первичной обмотки трансформатора.

1) U &1= − E &1− I &1⋅ r 1 + I &1⋅ j ⋅ X 1

2) U &1= E &1 − I &1⋅ r 1 − I &1⋅

j ⋅ X 1

3) U &1= − E &1+ I &1⋅ r 1 + I &1⋅

4) U &1= − E &1+ I &1⋅ r 1 − I &1⋅

j ⋅ X 1

5) U &1= E &1 + I &1⋅ r 1 − I &1⋅

j ⋅ X 1

33. Выберите правильное написание уравнения внешней характеристики трансформатора.

1) U '2 = U 1н − I '2 ⋅ r к⋅cosϕ2+ I '2 ⋅ X к ⋅sinϕ2

2) U '2 = U 1н + I '2 ⋅ r к⋅cosϕ2− I '2 ⋅ X к ⋅sinϕ2

3) U '2 = U 1н+ I '2 ⋅ r к⋅cosϕ2+ I '2 ⋅ X к⋅sinϕ2

4) U '2 = − U 1н+ I '2 ⋅ r к⋅cosϕ2+ I '2 ⋅ X к⋅sinϕ2

5) U '2 = U 1н− I '2 ⋅ r к⋅cosϕ2 − I '2 ⋅ X к⋅sinϕ2

34. Выберите правильное написание уравнение баланса ЭДС для вторичной обмотки трансформатора.

1) E &2 = − I &2⋅ r 2 + I &2⋅ j ⋅ X 2 + U &2

2) E &2

= I &2⋅ r 2 − I &2⋅ j ⋅ X 2 − I &2⋅ z н

3) E &2

= − I &2⋅ r 2 − I &2⋅

j ⋅ X 2 − I &2⋅ z н

4) E &2

= I &2⋅ r 2 + I &2⋅

j ⋅ X 2 + U &2

5) E &2

= U &2 − I &2⋅ r 2 − I &2⋅

j ⋅ X 2

35. Выберите правильное написание коэффициента трансформации транс-

форматора.

1) K

= W 1

W 2

= E 1

E 2

≈ U 1

U 2хх

2) K

= W 1

W 2

≈ E 1

E 2

= U 1

U 2хх

3) K

≈ W 1

W 2

= E 1

E 2

= U 2хх

U 1

4) K

= W 1

W 2

≈ E 1

E 2

≈ U 2хх

U 1

5) K

≈ W 1

W 2

≈ E 1

E 2

≈ U 1

U 2хх

36. Выберите правильное написание уравнения баланса МДС трансформа-

тора.

1) I &0⋅ W 1

= I &1⋅ W 1− I &2⋅ W 2

2) I &0⋅ W 1= I &1⋅ W 1+ I &2⋅ W 2

3) I &1⋅ W 1= I &0⋅ W 1+ I &2⋅ W 2

4) I &1⋅ W 1= I &0⋅ W 1− I &2⋅ W 2

5) I &2⋅ W 2

= I &0⋅ W 1+ I &1⋅ W 1

37. В каком режиме работает измерительный трансформатор напряжения?

1) В режиме холостого хода.

2) В режиме близком к режиму холостого хода.

3) В номинальном режиме.

4) В режиме короткого замыкания.

5) В режиме близком к режиму короткого замыкания.

38. Что произошло с нагрузкой трансформатора, если ток первичной обмот-

ки уменьшился?

1) Осталась неизменной.

2) Увеличилась.

3) Уменьшилась.

4) Сопротивление нагрузки стало равным нулю.

39. В каком режиме работает измерительный трансформатор тока?

1) В режиме холостого хода.

2) В режиме близком к режиму холостого хода.

3) В номинальном режиме.

4) В режиме короткого замыкания.

5) В режиме близком к режиму короткого замыкания.

40. В трансформаторе, понижающем напряжение с 220 В до 6,3 в, можно использовать проводники сечениями S 1=1 мм2 и S 2=9 мм2. Как правильно ис- пользовать провод с сечением S 1=1 мм2:

1) Только в обмотке высшего напряжения (220 В).

2) Только в обмотке низшего напряжения (6,3 В).

3) Обе обмотки намотать проводом сечением S 2=9 мм2.

4) Обе обмотки намотать проводом сечением S 2=1 мм2.

41. Два трансформатора одинаковой мощности Тр1 и Тр2, подключенные к одной питающей сети переменного тока, включены параллельно и работают на общую нагрузку. Коэффициенты трансформации обоих трансформаторов оди- наковы, а напряжение короткого замыкания трансформатора Тр1 больше, чем напряжение короткого замыкания трансформатора Тр2 (U 1к1> U 1к2). Что будет происходить с трансформаторами:

1) Будут перегреваться оба трансформатора.

2) Будет перегреваться Тр2.

3) Оба трансформатора будут нормально работать.

4) Будет перегреваться Тр1.

5) В нагрузке не будет никакого тока, т.е. оба трансформатора не будут работать.

42. Первичная обмотка автотрансформатора имеет W 1=600 витков, коэффи-

циент трансформации К =20. Определить число витков вторичной обмотки W 2.

1) W 2=12000.	2) W 2=30.	3) W 2=580.
4) W 2=620.	5) W 2=36000.

43. Изменится ли магнитный поток в сердечнике трансформатора, если во вторичной обмотке ток возрос в 3 раза:

1) Увеличится в 3 раза. 2) Уменьшится в 3 раза.

3) Не изменится. 4) Уменьшится в 9 раз.

5) Увеличится в 9 раз.

44. Для преобразования напряжения в начале и конце линии электропереда- чи применили трансформаторы с коэффициентом трансформации К 1=1/25 и К 2=25. Как изменятся потери в линии электропередачи, если передаваемая мощность и сечение проводов остались такими же, как и до установки трансформаторов:

1) Уменьшатся в 25 раз. 2) Увеличатся в 25 раз.

3) Уменьшатся в 100 раз. 4) Увеличатся в 125 раз.

5) Уменьшатся в 625 раз.

45. Имеется два одинаковых трансформатора Тр1 и Тр2. У первого транс- форматора Тр1 сердечник изготовлен из листов электротехнической стали тол- щиной 0, 35 мм, у второго Тр2 – 0,5 мм. В каком соотношении находятся их

КПД η:

1) η1 = η2. 2) η1 > η2. 3) η1 < η2. 4) η1 = 0. 5) η2 = 0.

46. Три трансформатора с сердечниками из одинаковых материалов Тр1, Тр2

и Тр3 имеют КПД η1=0,82, η2=0,98 и η3=0,45 соответственно. В каком отноше-

нии находятся их габаритные размеры L 1, L 2 и L 3:

1) L 1> L 2> L 3. 2) L 3> L 2> L 1. 3) L 2> L 1> L 3. 4) L 3> L 1> L 2.

5) КПД от размеров трансформатора не зависит, т.е. L 1= L 2= L 3.

47. Однофазный двух обмоточный трансформатор испытали в режиме холо- стого хода и получили следующие данные: номинальное напряжение U 1н=220 В, ток холостого хода I 0=0,25 А, потери холостого хода Р хх= 6 Вт. Определить ко-

эффициент мощности cosϕтрансформатора при холостом ходе.

1) cosϕ ≈ 0,05	2) cosϕ ≈ 0,11	3) cosϕ ≈ 0,21
4) cosϕ≈ 0,01	5) cosϕ≈ 0,35

48. Определить число витков W 2 вторичной обмотки трансформатора напряжения, если первичная обмотка рассчитана на напряжение U 1 = 6000 В и имеет W 1=12000 витков, а вторичная – на U 2 = 100 В.

1) W 2=2000 витков.	2) W 2=2 витка.	3) W 2=200 витков.
4) W 2=60 витков.	5) W 2=120 витков.

49. Определить число витков вторичной обмотки трансформатора тока W 2, если первичная обмотка рассчитана на ток I 1 = 1000 А и имеет W 1 = 1 виток, а вторичная на – I 2 = 5 А.

1) W 2 = 5000 витков.	2) W 2 = 5 витков.	3) W 2 = 1000 витков.
4) W 2 = 995 витков.	5) W 2 = 200 витков.

50. Три трансформатора Тр1, Тр2 и Тр3 из одинаковых материалов имеют

КПД η1=0,87, η2=0,48 и η3=0,95 соответственно. В каком соотношении находят-

ся их мощности:

1) Р 1> P 2> P 3.	2) Р 2> P 1> P 3.	3) Р 1> P 3> P 2.
4) Р 3> P 2> P 1.	5) Р 3> P 1> P 2.

51. На рисунках представлены векторные диаграммы упрощенной схемы замещения трансформатора для различных видов нагрузок. Выберите комбина- цию рисунков, которая соответствует следующей последовательности: актив- ной, активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузкам.

U 1н

-I '. jX