单选题
197、变压器铜损( )铁损时最经济。
A
大于;
B
小于;
C
等于;
D
不一定;
答案解析
正确答案:C
解析:
该题考查变压器经济运行的基本原理。
题干:197、变压器铜损( )铁损时最经济。
正确答案:C:等于。
解析:
变压器的总损耗由铜损(负载损耗)和铁损(空载损耗)两部分组成。
- 铜损(P_cu)与负载电流的平方成正比,即 P_cu ∝ I²,随负荷变化而显著变化;
- 铁损(P_fe)主要由主磁通在铁芯中引起的磁滞损耗和涡流损耗构成,基本不随负载变化,在额定电压下可视为常数。
变压器的效率 η = 输出功率 /(输出功率 + 总损耗)= P_out / (P_out + P_cu + P_fe)。
为使效率最高(即运行最经济),需使总损耗 P_cu + P_fe 在给定输出功率下达到最小。但更准确的工程判据是:当铜损等于铁损时,变压器的年综合电能损耗最小,且在常用负荷率范围内具有最优的加权平均效率。
理论推导简述:设变压器输出功率为 P,额定容量为 S_N,负载率为 β = P/S_N;则
P_cu = β² × P_cuN(P_cuN 为额定负载下的铜损),
P_fe ≈ 常数。
总损耗 P_loss = β² P_cuN + P_fe。
对 β 求导并令 dP_loss/dβ = 0,得极小值点对应 β = √(P_fe / P_cuN),此时实际铜损 β² P_cuN = P_fe,即铜损 = 铁损。
因此,当铜损等于铁损时,变压器在该负载率下总损耗最小,效率达到峰值,运行最经济。此结论是变压器经济运行的重要理论依据,广泛应用于电力系统规划设计与运行调度中。
选项分析:
A:大于——此时铜损占主导,负载率偏高,总损耗增大,效率下降;
B:小于——此时铁损占主导,负载率偏低,设备利用率低,单位输送功率的损耗偏大;
D:不一定——不符合变压器损耗特性与效率优化的确定性规律;
C:等于——符合效率最大化的数学条件与工程实践结论,正确。
核心知识点:
1. 变压器损耗组成:铜损(负载损耗,可变)与铁损(空载损耗,基本恒定);
2. 变压器效率特性:效率随负载率变化呈单峰曲线,峰值出现在铜损等于铁损处;
3. 经济运行原则:以最小总损耗或最高加权平均效率为目标,指导变压器选型、并列运行及负荷分配。
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