Izpit 2024.02.12.1.webp

Naloga 1

Trifazni transformator z podatki Sn=20kVA, U1n=10kV, U2n=0.4kV, fn=50Hz ima na sekundarni strani med sponkami b in n priključeno ohmsko breme z upornostjo Rb=20Ω.

a) Kolikšen tok teče v ničlovodu in kakšna moč se troši na bremenu?

Medfazna napetost na sekundarni strani:

U2n=400 V⇒U2f=4003≈230 V

Tok v bremenu:

Ib=U2fRb=23020=11.5 A

Ker je breme priključeno med eno fazo (b) in ničlo, teče ves tok Ib skozi ničlovod. Torej:

Porabljena moč:

Pb=U2f⋅Ib=230⋅11.5=2645 W

b) Določite oznako (vezavo in fazno številko) transformatorja

Dyn7

Naloga 2

Sinhrosnki turbo generator Sn=10MVA, U2n=3000V, 50Hz, cos⁡(φ2n)=0.8, Xsr=1.6, I1n=150A obratuje ne togem nazivnem omrežju. Dotok pare na turbino in vzbujanje sta nastavljena tako, da je generator obremenejen z nazivnim tokom pri cos⁡(φ2)=1. Izračunajte moč, ki jo generator daje v omrežje, kolesni kot in vzbujalni tok (obvezna skica kazalčnega diagrama).

2. Aktivna moč v omrežje Pel

Pel=Sn,cos⁡(φ2)=10kW

3. Kolesni kot δ

Uporabimo formulo:

tan⁡δ=I2⋅Xsr⋅cos⁡φU2+I2⋅Xsr⋅sin⁡φ

Ker je cos⁡φ=1 in sin⁡φ=0, dobimo:

tan⁡δ=1⋅1.6⋅11+0=1.6δ=arctan⁡(1.6)=1.012⋅180π=58∘

4. Izračun E0′ za cos⁡φ=1

E0′=(U2+I2⋅Xsr⋅sin⁡φ)2+(I2⋅Xsr⋅cos⁡φ)2E0′=(1)2+(1⋅1.6)2=1.886…

5. Izračun E0n iz referenčnega stanja (I2n, cos⁡φ=0.8)

E0n=(1+1⋅1.6⋅0.6)2+(1⋅1.6⋅0.8)2=2.340…

6. Razmerje za vzbujalni tok:

I1′I1n=E0′E0n=1.8862.34=0.8I1′=0.8⋅150A=120A

Naloga 3

Trifazni asinhronski motor s kratkostično kletko ima naslednje podatke:
Pn=15 kW, Un=400 V, f=50 Hz,
In=32 A, nn=570 min−1, cos⁡φ=0.80,
MzMn=1.6, MmaxMn=2.8, IzIn=6
vezava: trikot.

a) Določite nazivni navor, nazivni slip in maksimalni izkoristek motorja.

M=P⋅602πnn=15000⋅602⋅π⋅570=251.3Nmsn=ns−nrns=600−570600=0.05=5%η=PmehPel=15000W400V⋅32A⋅3⋅0.8=0.845…=84.5%

b) Kolikšna sta zagonski tok in zagonski navor, če motor zaganjamo v vezavi zvezda?

1. Zagonski navor pri vezavi trikot

Podan je relativni zagonski navor:

MzΔMn=1.6⇒MzΔ=1.6⋅Mn=1.6⋅251.3≈402.1 Nm

2. Navor pri zaganjanju v vezavi zvezda

V zvezdi je fazna napetost:

UY=UΔ3=4003≈230.94 V

Ker je navor sorazmeren s kvadratom napetosti:

MzY=MzΔ⋅(UYUΔ)2=402.1⋅(230.94400)2≈402.1⋅0.333≈133.9 Nm

3. Zagonski tok v vezavi zvezda

Zagonski tok v trikot:

IzΔ=In⋅IzIn=6⋅32=192 A

Zagonski tok je sorazmeren z navorom (v prvi aproksimaciji):

IzY=IzΔ⋅MzYMzΔ=192⋅133.9402.1≈63.9 A

c) Kolikšen je slip motorja v trenutku zagona v vezavi trikot in kolikšen v vezavi zvezda?

Slip je 1 saj ob času zagona rotor stoji.

Naloga 4

Enosmerni motor s serijskim vzbujanjem ima nazivne podatke: Un=400V, Pn=10kW, nn=1200min−1. Poganja delovni stroj, katerega bremenski navor je neodvisen od vrtilne hitrosti Mb=konst. Pri obratovnaju na nazivnem omrežju je motor nazivno obremnenjen in se nahaja še v nenasičenem področju magnetilne krivulje. Kakšna bo vrtilna hitrsot motorja, če se napajalna napetost zniža za 30%?

Rešitev

n′nn=E′En=0.7⇒1200⋅0.7=840min−1

izpit 2024.02.12.2.webp

Naloga 5

Naloga 5

Primarno navitje enofaznega transformatorja s podano napisno tablico je priključeno na nazivno napajanje. Napisna tablica:

Parameter Vrednost
Type S
Class CL. H150
Cat. No. 15S2H
Rating 15 kVA
HV (High Voltage) 240 V / 64.6 A
LV (Low Voltage) 120 V / 125 A

Opravili smo meritve transformatorja v prostem teku in pri obremenitvi z ohmskim bremenom pri približno polovici nazivne moči. Merilni rezultati so v spodnji tabeli.

U1 / V I1 / A P1 / W U2 / V I2 / A
Prosti tek 240 1,71 105 122,8 0
Obremenitev 240 32,9 7871 121,5 63,3

Kolikšne so izgube tega transformatorja pri obremenitvi z nazivno močjo?

Rešitev

1. Izgube v železu (merjene pri prostem teku)

PFe=105 W

2. Izgube v bakru pri meritvi (pri I2=63.3 A)

Skupne izgube pri obremenitvi:
Pizg,mer=P1,obrem−P2,obrem=7871−(121.5⋅63.3)=180 W
Torej:
PCu,mer=Pizg,mer−PFe=180−105=75 W

3. Korekcija na nazivni tok (I2n=125 A)

Ker veljajo izgube v bakru ∝I2, lahko skaliramo:
PCu,n=PCu,mer⋅(12563.3)2=75⋅(12563.3)
PCu,n≈75⋅3.902≈292.7 W

4. Skupne izgube pri nazivni obremenitvi:

Pizg,n=PFe+PCu,n=105+292.7=397.7 W

Naloga 6

Trifazni asinhrosnki motor s kratkostično kletko in podano napisno tablico ima možnost prevezave statorkih navitji za dve različni hitrosti vrtenja:

Type T90 S4/2 IM B3 3 - MOTOR
Ser. No G 763304
1.0/1.25kW 1390/2900 min^-1
400V 50Hz
2.5/3.6A
cos(φ) 0.82/0.81
Ins. CL F IP 54

S pomočjo Pronyjeve zavore bi radi izmerilill obremilno karakteristiko pri obeh crtilnih hitrostih. Na razpolago imamo tehtnico, ki lahko meri samo do 1kg.

a)

Koliko najmanj mora biti dolga ročica Pronyjeve zavore?
Upoštevamo:

1. Izračun maksimalnega navora

M=P⋅602πn=1000⋅602π⋅1390≈6.88Nm

2. Dolžina ročice

r=MFmax=6.889.81≈0.702m

b)

Pri kateri nazivni hitrosti je izkoristek večji?

Izračun izkoristka za vsako delovno točko:

1. Nižja hitrost (P=1.0kW, I=2.5A, cos⁡φ=0.82)

η1=10003⋅400⋅2.5⋅0.82≈10001419.3≈0.704

2. Višja hitrost (P=1.25kW, I=3.6A, cos⁡φ=0.81)

η2=12503⋅400⋅3.6⋅0.81≈12502011.5≈0.621

Pri nižji nazivni hitrosti vrtenja ima stroj višji izkoristek.