Izpit.1.1.webp

Naloga 1

Transformatorja s podatki 10/0.4 kV, f=50 Hz, vezave Yz5, Sn1=350 kVA, uk1=4 %, Sn2=500 kVA, uk2=6 % obratujeta paralelno na nazivnem omrežju. Določite maksimalno skupno moč bremena, tako da se pri trajnem obratovanju noben izmed transformatorjev ne segreje preko dopustne temperature.

Rešitev

Skupna moč se izrazi kot:

Sb=b1⋅Sn1+b2⋅Sn2

Razmerje med relativnima obremenitvama transformatorjev je:

b1b2=uk2uk1=6%4%=32

S1 je S1n

Če je S1=Sn potem je b1=1. V tem primeru je b2=23.

S2 je S2n

Če je S2=S2,n potem je b2=1. V tem primeru je b1=32. To bi pomenilo, da je S1>S1,n, kar bi pomenilo preobremenitev.

Sb=S1,n+23S2,n=350000VA+23500000VA=683333AV

Naloga 2

Naloga 4

Sinhronski turbogenerator Sn=25MVA, Uzn=6.3 kV, fn=50 Hz, cos⁡φ2n=0.6, Xsr=1.8 je obremenjen s polovičnim nazivnim tokom pri cos⁡φ2=0.8 na togem omrežju, nazivne napetosti in frekvence. Pri nespremenjenem vzbujanju nato počasi povečujemo dovod pare na turbino. Določite navidezno Som in delovno Pom moč ter cos⁡φ2 tik preden generator pade iz sinhronizma(obvezna skica obeh obratovalnih stanj).

1) Izračun nazivnega toka

In=Sn3⋅Un=25⋅1063⋅6300≈2291 A

2) Začetno stanje

Obremenitev z:

  • I′=0.5⋅In=1145.5 A
  • cos⁡φ′=0.8

To stanje je referenčno – tu si izračunamo inducirano EMN E0, ki je nato nespremenjena.

3) Izračun inducirane napetosti E0

Za tok I′ in cos⁡φ=0.8⇒sin⁡φ=0.6:
E0=(U+I′Xs⋅sin⁡φ)2+(I′Xs⋅cos⁡φ)2
Vstavimo podatke:

  • U=6300 V
  • Xs=1.8 Ω
    E0=(6300+1145.5⋅1.8⋅0.6)2+(1145.5⋅1.8⋅0.8)2
    E0=(6300+1236.3)2+(1649.5)2≈7722 V

4) Kritično (mejno) stanje: δ=90∘

Takrat je:

E0=Iom⋅Xs⇒Iom=E0Xs=77221.8≈4290 A

5) Izračun navidezne in delovne moči

Som=3⋅U⋅Iom=3⋅6300⋅4290≈46.8 MVA

cos⁡φom=UE0=63007722≈0.816

Pom=Som⋅cos⁡φom≈46.8⋅0.816≈38.2 MW

Naloga 3

Trifazni asinhronski motor z drsnimi obroči Pn=55 kW, U1=380 V, f1=50 Hz, In=110 A, nn=731 min−1, cos⁡φn=0.85, MomMn=3, E20=280 V, I2n=120 A, obratuje na nazivnem omrežju in se vrti z nB=740 min−1.

a) Določite bremenski navor MB in rotorski tok I2B v tem obratovalnem stanju.

Mb=P⋅602πnb=55000⋅602π⋅740=709.7NmMn=P⋅602πnn=55000⋅602π⋅731=718.4NmMbMn=I2,bI2,n⇒I2,b=I2,nMbMn=120A709.7718.4=118.5A

b) Izračunajte dodatno upornost v rotorskem tokokrogu Rdod, tako da se bo motor vrtel z n′=500 min−1 pri obremenitvi z M′=1.5⋅Mn.

1. Izračun nazivnega in novega slip-a

sn=750−731750=0.0253s′=750−500750=0.3333

2. Rotorska upornost v prvem stanju

R2=sn⋅E203⋅I2=0.0253⋅2803⋅120≈0.0341 Ω

3. Uporaba razmerja navorov

Pri enakem toku (I2′=I2), velja:

R2′R2=s′sn⇒R2′=0.03410.33330.0253=0.449ΩRdod=R2′−R2=0.449Ω−0.0341Ω=0.414Ω

Naloga 4

Enosmerni serijski motor z nazivnimi podatki: 600 V, 187 A, 100 kW, 1410 min⁻¹, Ri=0.1 Ω , Rv=0.043 Ω, ΔUšč=2.3 V obratuje v linearnem (nezasičenem) delu magnetilne karakteristike (nezasičeno področje). Izračunajte vrtilno hitrost motorja, če je pri napajanju z U′=550V obremenjen z MB=500Nm.

Rešitev

1. Napetostna enačba

U=E+I⋅(Ri+Rv)+ΔUšč

2. EMN v nazivnem stanju

En=600−187⋅(0.1+0.043)−2.3=570.959 V

3. EMN v novem stanju

E′=550−187⋅0.143−2.3=520.959 V

4. Sorazmerje hitrosti

Ker velja E∼n (nezasičeno področje):

n′=nn⋅E′En=1410⋅520.959570.959≈1285 min−1

Izpit.1.2.webp

Naloga 5

Naloga 5

Za trigaztni transformator Sn=50kVA, U1n=20kV, U2n=0.4kV, fn=50Hz, imamo na voljo rezultate meritve električnih veličin na primarni strani pri preizkusu prostega teka, preizkusu kratkega stika in obremenilnem preizkusu, vendar ni označeno, kateri rezultati so za posamezno obratovalno stanje:

  • Meritev A: UA=20.03kV, IA=1.05A, cos⁡(φ)=0.952
  • Meritev B: UB=824.3V, IB=1.38A, cos⁡(φ)=0.375
  • Meritev C: UC=20.04kV, IC=0.012A, cos⁡(φ)=0.186

Ugotovite in definirajte kateri merilni rezultati ustrezajo posameznemu preizkusu. Določite tudi, kolikšne so nazivne izgube v železu in v navitju transformatorja.

Razvrstitev meritev:

  • Meritev C:
    Visoka napetost, zelo majhen tok → prosti tek
  • Meritev B:
    Nizka napetost, sorazmerno velik tok → kratek stik
  • Meritev A:
    Nazivna napetost, zmeren tok, visok cos⁡φ → obremenitveni preizkus

Izračun izgub

1. Izgube v železu PFe

(iz meritve prostega teka = meritev C)
PFe=UC⋅IC⋅cos⁡φ=20040⋅0.012⋅0.186≈44.7 W

2. Izgube v bakru PCu

(iz meritve kratkega stika = meritev B)
PCu=UB⋅IB⋅cos⁡φ=824.3⋅1.38⋅0.375≈426.5 W

Naloga 6

Trifazni asinhronski motor s podano napisno tablico ima statorska navitja vezana v zvezdo.

Type T132SA2IMB3
Ser. No. G944465
5.5kW 2900 min^-1
Δ/Y 230V/400V 50Hz
18.2/10.5A
cos(φ) 0.88
Ins. Cl. F IP 54

Na motorju sta bila opravljena:

Upornosti izmerjene med posameznimi priključnimi sponkami motorja U, V in W so približno enake in so RUV=RVW=RWU=1.35Ω.

a) Kolikšno največjo vrednost toka lahko pričakujemo pri neposrednem vklopu motorja na nazivno omrežje?

s=1Izag=UfR=400⋅21.35⋅3=342.1A

b) Kolikšen je izkoristek motorja v nazivnem obratovalnem stanju?

η=Pn−(P0+Pk)Pn=5500−(372+530)5500=0.836