Izpit 2021.06.17.png

Naloga 1

Trifazni distribucijski transformator ima naslednje nazivne podatke: Sn=100 kVA | U1n=21 kV | U2n=0.42 kV | vezava: Yzn5. Na transformatorju smo opravili preizkus prostega teka in preizkus kratkega stika. Izmerjene vrednosti so:

a) Kolikšne so izgube v transformatorju pri nazivni obremenitvi?

Pri nazivni obremenitvi se upoštevajo izgube v železu (merjene pri prostem teku) in izgube v bakru (merjene pri kratkem stiku):

Pizg=PCu+PFe=Pk+P0=1375 W+150 W=1525 W

Če bi se tok bremena Ib razlikoval od nazivnega toka In, potem bi morali prilagoditi izgube v navitju.

b) Kolikšna je napetost med priključkoma 2U in 2N, ko transformator deluje v prostem teku na nazivnem omrežju?

Predavanje 7#Yzn5

Vezava Yzn5 pomeni, da je sekundarna stran vezana cikcak s faznim zamikom 150°. Pri prostem teku je izhodna napetost enaka nazivni. Fazna napetost sekundarja se izračuna iz medfazne:

Umf=0.42 kV⇒Uf=Umf3≈0.242 kV

Napetost med priključkoma 2U in 2N je torej:

U2U,2N=Uf≈242 V

c) Kolikšna je relativna vrednost kratkostične impedance transformatorja?

Relativna kratkostična napetost uk je definirana kot:

uk=U1kU1n=840 V21000 V=0.04=4%

Naloga 2

Trifazni sinhronski turbogenerator (Sn=214 MVA | Un=10.5 kV | fn=50 Hz | nn=3000 min−1 | cos⁡φn=0.8 | Ivn=2.1 kA) ima v tehnični dokumentaciji je podana tudi sinhronska reaktanca generatorja Xs=160%

a) Kolikšen je statorski tok generatorja, ko je ta nazivno obremenjen?

Nazivni tok generatorja lahko izračunamo iz nazivne moči in napetosti:

Sn=3⋅U2nI2n⇒Is=Sn3⋅Un

Vstavimo vrednosti:

Is=214⋅106 VA3⋅10.5⋅103 V=214⋅10618.186⋅103≈11.76 kA

Torej je:

Is≈11.76 kA

To je nazivni statorski tok, ki teče pri polni (nazivni) obremenitvi generatorja.

b) Koliko polov ima magnetno polje, ki ga ustvari rotorsko navitje?

Za sinhronski stroj velja:

nn=fpp⋅60⇒pp=f⋅60nn

kjer je pp število polovih parov. Torej:

pp=50⋅603000=1⇒p=2

Generator ima torej dva pola, kar je značilno za turbogeneratorje, ki obratujejo pri visoki hitrosti (3000 vrt/min).

Naloga 3

Trifazni asinhronski motor s kratkostično kletko ima naslednje nazivno podane podatke: Pn=3 kW | Un=400 V | fn=50 Hz | In=6 A | cos⁡(φn)=0.85 | nn=1440 min−1, ima izgube trenja in ventilacije v prostem teku enake Ptr+v=16 W.

a) Kolikšen je nazivni izkoristek motorja?

Izkoristek nam pove, koliko energije damo v stroj in koliko jo dobimo iz njega. Ker je v tej nalogi obravnavan motor, vanj dovajamo električno energijo, iz njega pa pridobimo mehansko. Zato je izkoristek podan kot razmerje med mehansko močjo in dovedeno električno močjo:

η=PmPel=Pn3⋅Un⋅In⋅cos⁡(φn)=30003⋅400⋅6⋅0.85≈85%

b) Kolikšna je hitrost vrtilnega magnetnega polja, ki ga ustvari statorski tok v nazivnem obratovanju?

Vrtilna hitrost magnetnega polja (sinhronska hitrost) je določena z:

ns=60⋅fpp

kjer je pp število polparov. Ker je podana mehanska hitrost rotorja nn=1440 min−1, iščemo ns, ki je malenkost višji. Najbližja možna sinhronska hitrost je:

ns=1500 min−1

kar ustreza dvopolnemu stroju (pp=2). To je torej hitrost vrtilnega magnetnega polja statorja.

c) Kolikšen je slip motorja pri preizkusu kratkega stika?

Pri preizkusu kratkega stika (t. i. blokiran rotor) se rotor ne vrti, kar pomeni nr=0. Slip je definiran kot:

s=ns−nrns=1500−01500=1

Torej je zdrs pri kratkem stiku enak:

s=1ali100%

Naloga 4

Tuje vzbujan enosmerni kolektorski generator ima podane naslednje nazivne podatke: Pn=40 kW | Un=200 V | nn=1500 min−1 | Iv=12 A | Uv=136 V. Generator se vrti z nazivno vrtilno hitrostjo, vzbujalni tok pa je nastavljen tako, da je inducirana napetost enaka nazivni, torej E=Un=200 V.
Na generator je priključeno breme z upornostjo Rb=1.8 Ω, napetost na sponkah rotorja pa je 180 V. Padec napetosti na ščetkah je zanemarjen.

a) Kolikšna je oddana moč generatorja v tem obratovalnem stanju?

Ker je generator priključen na upornost Rb, lahko moč na bremenu izrazimo kot:

Ub=180VP=Ub2Rb=18021.8=324001.8=18000 W=18 kW

Generator torej v tem stanju oddaja 18 kW električne moči.

b) Kolikšna je upornost statorskega navitja?

Uporaba osnovne enačbe za enosmerni stroj:

U=E−Is⋅Rs

kjer je:

Is=URb=1801.8=100 A

Zdaj lahko izračunamo notranjo upornost rotorja:

Rs=E−UIs=200−180100=20100=0.2 Ω