变压器检修工高级技师计算题.docx
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变压器检修工高级技师计算题.docx
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变压器检修工高级技师计算题
1.(计算题,基础知识,较易)
平板电容器极板面积S=15cm2,极板间距离d=0.2mm,电容量C=132pF。
求介电常数。
答案:
解:
ε =Cd/S=132×0.2/15×102=0.0176(pF/mm)
答:
介电常数ε =0.0176pF/mm。
2.(计算题,基础知识,中等)
如图D-24所示,已知I=20mA,I2=12mA,R1=2kΩ,R2=3kΩ,R3=10kΩ。
求表A1和A2的读数。
图D-24
答案:
解:
设流过R3的电流为I3,流经电流表A1的电流为IA1,流经电流表A2的电流为IA2,则
I1=I-I2=20-12=8(mA)
UAB=8×10-3×2×103=16(V)
UAC=12×10-3×3×103=36(V)
所以 UBC=20V I3=20/10×103=2(mA)
IA1=8-2=6(mA) IA2=12+2=14(mA)
答:
表A1的读数为6mA,表A2的读数为14mA。
3.(计算题,基础知识,中等)
如图D-23所示,已知E=20V,R1=300Ω,R2=400Ω,R3=1200Ω。
求:
当开关S接到1和2以及打开时,电压表的读数各为多少?
图D-23
答案:
解:
(1)当开关S接到1时,电压表PV的读数为0。
(2)当开关S接到2时,电压表PV的读数为
U=20×300/300+[400×1200/(400+1200)]=10(V)
(3)当开关S打开时,电压表的读数为
U=20×[300/(300+400)]=8.6(V)
答:
当开关S接到1时,电压表V的读数为0;当开关S接到2时,电压表V的读数为10V;当开关S打开时,电压表的读数为8.6V。
4.(计算题,基础知识,中等)
在匝数n=1500匝,圆环截面S=2cm2的环形线圈中通入900mA的电流,测得其中磁通密度B=0.9Wb/m2,求储藏在圈环内的磁场能量WL。
答案:
解:
电感为L,通过电流I的线圈所储藏的磁场能量为:
WL=
LI2=
ψI=
nBSI
=1/2×1500×0.9×2×10-4×0.9
=0.122(J)
答:
储藏在圈环内的磁场能量为0.122J。
5.(计算题,基础知识,中等)
一个电感线圈接到电压为220V的交流电源上,通过的电流为2A,若功率因数为0.8,求该线圈消耗的有功功率P和无功功率Q。
答案:
解:
有功功率P为
P=UIcosϕ=220×2×0.8=352(W)
sinϕ =
=
=0.6
无功功率Q为
Q=UIsinϕ=220×2×0.6=264(VA)
答:
该线圈消耗的有功功率P为352W,无功功率Q为264VA。
6.(计算题,基础知识,较难)
已知负载电压U=(30+j40)V,负载电流I=(18+j6)A。
求负载电阻和电抗值及负载的功率因数。
答案:
解:
U=30+j40=50
I=8+j6=10
Z=U/I=50
/10
=5
=4.8+j1.39
cosϕ=4.8/5=0.96
答:
负载电阻R为4.8Ω,电抗X值为1.39Ω,功率因数为0.96。
7.(计算题,基础知识,难)
一个RLC串联电路,R=30Ω,L=127mH,C=40μF,u=311sin(314t+20°)V,求:
(1)感抗XL,容抗XC,阻抗Z;
(2)电流有效值I;
(3)电容电压UC。
答案:
解:
(1)XC=1/2πfC=1/314×40×10-6=80(Ω)
XL=2πfL=314×127×10-3=40(Ω)
Z=
=
=50Ω
(2)I=U/Z=220/50=4.4(A)
(3)UC=IXC=4.4×80=352(V)
答:
感抗XL为40Ω,容抗XC为80Ω,阻抗Z为50Ω,电流有效值I为4.4A;电容电压为352V。
8.(计算题,基础知识,难)
一电阻R=20Ω,与电感线圈串联在交流电源上,线圈电阻为30Ω,电阻R两端电压UR=120V,线圈电压UL为294.6V,求电源电压U。
答案:
解:
电路电流I
I=
=
=6(A)
线圈阻抗ZL
ZL=
=
=49.1(Ω)
线圈感抗XL
XL=
=
=38.86(Ω)
电路总阻抗Z
=63.32(Ω)
U=IZ=6×63.32=380(V)
答:
电源电压为380V。
9.(计算题,专业知识,较难)
一台三相电动机绕组为Y接,接到U1=380V的三相电源上,测得线电流I=10A,电动机输出功率P=3.5kW,效率η =0.85,求电动机每相绕组的参数(即求R、XL、ϕ)。
答案:
解:
ϕ =51.24°
(Ω)
R=Zcosϕ =22×0.626=13.77(Ω)
XL=Zsinϕ =22×0.78=17.16(Ω)
答:
R=13.77Ω,XL=17.16Ω,ϕ =51.24°,Z=22Ω。
10.(计算题,专业知识,难)
某台三相电力变压器SN=1000kVA,U1N/U2N=10000/3300V,Yd11接法,短路阻抗标幺值Z*k=0.015+j0.053,带三相三角形接法的对称负载,每相负载阻抗ZL=50+j85Ω。
试求一次侧线电流I1,二次侧线电流I2及二次侧线电压U2。
答案:
解:
由采用Yd接法,故变比
阻抗基值
短路阻抗
Zk=Z*k·ZN=(0.015+j0.053)100=1.5+j5.3(Ω)
采用简化等值电路,从一次侧看总阻抗为
Z=Zk+Z′L=Zk+K2ZL=1.5+j5.3+1.752×(50+j85)
=307.34
(Ω)
一次侧、二次侧线电流
I2=
KI1=
×1.75×18.79=56.96(A)
二次侧线电压等于相电压
答:
一次侧线电流I1为18.79A,二次侧线电流I2为56.96A,二次侧线电压U2为3243V。
11.(计算题,专业知识,难)
三相变压器额定数据为SN=1000kVA,额定电压U1N/U2N=10000/6300V,Yd11接法。
已知空载损耗P0=4.9kW,短路损耗Pk=15kW,求当变压器供给额定负载,且cosϕ=0.8时的效率。
答案:
解:
额定负载,cosϕ=0.8时的效率:
因为负载系数β =1,所以效率为
答:
当供给额定负载,且cosϕ=0.8时的效率为97.57%。
12.(计算题,专业知识,难)
在图D-27所示的铁芯磁路中,若磁路各处截面积均为S=100cm2,磁路平均长度L=160cm,励磁绕组匝数W=1000,磁路材料为D41硅钢片,不考虑片间绝缘占去的空间尺寸,Φ=0.0145Wb,试计算励磁电流I0的大小及磁阻RM(B=1.45T时H=1500A/m)。
图D-27
答案:
解:
磁通密度
磁势
F=HL=1500×1.6=2400(安·匝)
励磁电流
磁路磁阻
答:
励磁电流的大小为2.4A,磁阻为165517H-1。
13.(计算题,基本技能,中等)
一个三轮滑轮的滑轮直径为150mm,试估算允许使用负荷?
答案:
解:
利用经验公式P=nD2/16进行估算,则有
P=n
=3×
=4200(kg)=41160N
答:
估算允许使用负荷为41160N。
14.(计算题,专门技能,较易)
有一台变压器重58.8kN,采用钢拖板在水泥路面上滑移至厂房内安装。
问需要多大的力才能拖动(钢板与水泥地面的摩擦系数Kf为0.3,路面不平的修正系数K=1.5)?
答案:
解:
设备在拖运时的摩擦力f为
f=0.3×1.5×58.8=26.5×103(N)
答:
需用大于26.5kN的力才能拖动。
15.(计算题,专门技能,较易)
多级铁芯柱的直径为50cm,铁芯的填充系数为0.93,硅钢片的叠片系数为0.94,求铁芯的净面积S?
答案:
解:
S=
×π×0.93×0.94=1716.5(cm2)
答:
铁芯的净面积为1716.5cm2。
16.(计算题,专门技能,中等)
有一台三相双绕组容量S为630kVA的铝线变压器,试估算其铁芯直径。
答案:
解:
用下述经验公式来估算,则
D=52×
=52×
≈198(mm)
答:
铁芯直径约为198mm。
17.(计算题,专门技能,中等)
一电压互感器需重绕二次侧绕组,已知铁芯有效截面为21.2cm2,二次电压为100V,磁通密度取B=1.1T。
求二次绕组匝数W2。
答案:
解:
W2=
=
=193(匝)
答:
二次绕组匝数为193匝。
18.(计算题,专门技能,较难)
已知容量为20000kVA的三相变压器,其绕组参数见表D-1。
求高低压绕组三相的铜线总质量(铜线密度为8.9×10-6kg/mm3)。
表D-1三相变压器绕组参数
电压等级
内径(mm)
外径(mm)
匝数
铜导线截面(mm2)
高压
700
820
320
82
低压
530
640
167
175
答案:
解:
低压绕组的平均直径d为
d=(530+640)/2=585(mm)
高压绕组的平均直径D为
D=(700+820)/2=760(mm)
低压三相铜线总质量g为
g=3π×585×167×175×8.9×10-6
=1434(kg)
高压三相铜线总质量G为
G=3π×760×320×82×8.9×10-6×9.8
=1672.8(kg)
答:
低压绕组三相铜线总质量为1434kg,高压绕组三相铜线总质量为1672.8kg。
19.(计算题,专门技能,较难)
星形接线的三相绕组,中性点不引出时,测量各个线端之间的电阻RAB=0.0015Ω,RBC=0.0016Ω,RAC=0.0017Ω换算为各相绕组的直线电阻是多少?
答案:
解:
RA=(RAB+RAC-RBC)/2
=(0.0015+0.0017-0.0016)/2=0.0008(Ω)
RB=(RAB-RAC+RBC)/2
=(0.0015-0.0017+0.0016)/2=0.0007(Ω)
RC=(-RAB+RAC+RBC)/2
=(-0.0015+0.0017+0.0016)/2=0.0009(Ω)
答:
各相绕组的直线电阻分别为RA=0.0008Ω,RB=0.0007Ω,RC=0.0009Ω。
20.(计算题,专门技能,难)
有一台SFZ-20000/35电力变压器,接线为YND11,高压分接范围35±3×2.5%,有载开关型号为SYXZ-35/400,试求开关过渡电阻值?
答案:
解:
变压器额定电流IN为
IN=
=20000×103/
×35000=330(A)
分接电压
∆U=
×0.025=505(V)
过渡电阻R
R=505/330=1.53(Ω)
答:
开关过渡电阻值R为1.53Ω。
21.(计算题,专门技能,较难)
已知变压器及木排总重G为32t,滚杠直径d为120mm,滚杠总重g为0.3t,滚杠与道木之间、滚杠与木排之间的滚动摩擦系数f′均为0.2,启动系数取1.3,2—2滑轮组的效率η为0.9,如图D-31所示,求变压器油箱上牵引绳套所受的力P是多少?
滑轮上牵引绳受的力S是多少?
图D-31
答案:
解:
变压器滚动摩擦力f
f=9.8×
=9.8×
=10502(N)
考虑启动系数,所需牵引力T为
T=1.3f=13653(N)
油箱上所用绳套受力P为
P=
=
=7886(N)
牵引钢绳所受力S=T/4η=13653/(4×0.9)=3793(N)
答:
变压器油箱上牵引绳套所受的力是7886N,滑轮上牵引绳受的力是3793N。
22.(计算题,专门技能,难)
测得某变压器低压绕组(d接)三个线间直流电阻分别为Rab=0.571Ω,Rbc=0.585Ω,Rca=0.570Ω。
问其故障在哪相?
答案:
解:
Rar=(0.571+0.585+0.570)/3=0.575(Ω)
∆R%=(0.585-0.57)/0.575=2.6%
由于∆R%>2%,不合格。
Rp=(Rab+Rbc+Rca)/2
=(0.571+0.585+0.57)/2
=0.863(Ω)
Ra=(Rca-Rp)-RabRbc/(Rca-Rp)
=(0.57-0.863)-0.571×0.585/(0.57-0.863)
=-0.293+1.14=0.847(Ω)
Rb=(Rab-Rp)-RbcRca/(Rab-Rp)
=(0.571-0.863)-0.585×0.57/(0.571-0.863)
=-0.292+1.142=0.85(Ω)
Rc=(Rbc-Rp)-RcaRab/(Rbc-Rp)
=(0.585-0.863)-0.57×0.571/(0.585-0.863)
=-0.278+1.17=0.893(Ω)
由计算结果可知,c相绕组直流电阻最大,故障在c相。
Rar=(0.847+0.85+0.893)/3=0.863(Ω)
电阻不平衡率为
∆R%=(0.893-0.847)/0.863=5.3%
答:
由于线间∆R%>2%,不合格。
故障在c相。
23.(计算题,专门技能,难)
一台强油风冷电力变压器最高油面到压力释放阀底面的距离h=3m,试计算压力释放阀的关闭压力(安全裕度压力Pk=7kPa,强油风冷裕度压力Pa=7kPa,单位高度油柱压V=8.95kPa/m)?
答案:
解:
(1)压力释放阀的静压力Pj为
Pj=V×h=8.95×3=26.85(kPa/m)
(2)压力释放阀的关闭压力Pg为
Pg=Pj+Pk+Pa=26.85+7+7=40.85(kPa/m)
答:
压力释放阀的关闭压力为40.85kPa/m。
24.(计算题,专门技能,难)
某66kV电流互感器油色谱试验数据如下:
组分含量(μL/L)氢78、甲烷17.01、乙烯4.07、乙烷1.38、乙炔7.95、一氧化碳323、二氧化碳、总烃30.41。
利用三比值判断该互感器有无故障,性质如何(编码规则见表D-2,判断方法见表D-3)?
表D-2编码规则
气体比值范围
比值范围的编码
乙炔/乙烯
甲烷/氢
乙烯/乙烷
<0.1
0
1
0
≥0.1~<1
1
0
0
≥1~<3
1
2
1
≥3
2
2
2
表D-3故障类型判断方法
编码组合
故障类型判断
乙炔/乙烯
甲烷/氢
乙烯/乙烷
2
0,1
0,1,2
低能放电
2
0,1,2
低能放电兼过热
1
0,1
0,1,2
电弧放电
2
0,1,2
电弧放电兼过热
答案:
解:
乙炔/乙烯=7.95/4.07=1.95
甲烷/氢=17.01/78=0.22
乙烯/乙烷=4.07/1.38=2.95
根据编码规则,可知编码为101。
答:
单看乙炔含量大大超过注意值,就可知该互感器内存在故障,再通过计算三比值得出编码,可知故障性质为电弧放电。
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