Kolokvij 1.1.jpg

Naloga 1

Na osnovi podane vezalne sheme doloćite vezno skupino in fazno številko trifaznega transformatorja s podatki Sn=250kVA, U1n=10kV, uk=4%. Ali je vezava pravilna (odgovor obvezno utemeljite)? Določite sekundarno medfazno napetost U2n, če se v posamezni sekundarni tuljavici inducira napetost 200V. K temu transformatorju želimo paralelno priključiti transfomator s podakti Sn=200kVA, 10/0.5kV, uk=6%, Dz6. Ali je takšno pararelno obratovanje dopustno (odgovor obeno utemeljite)?

1. Vezna skupina

Iz kazalčnega diagrama in podanih faznih kotov ugotovimo, da gre za:

Vezna skupina:Yz5

2. Ali je vezava pravilna?

Da, vezava je pravilna. Kazalci faznih napetosti na sekundarni strani tvorijo enakostranični trikotnik z medsebojnimi koti 120∘ in enakimi amplitudami, kar pomeni, da je sistem simetričen, zaporedje faz pa desnosučno.

3. Sekundarna medfazna napetost

Če je napetost posamezne sekundarne tuljavice (fazna napetost pri cikcak vezavi):

U2f=200 V

potem je medfazna napetost (cikcak):

U2mf=3⋅U2f=3⋅200 V≈346.4 V

4. Ali je možno paralelno obratovanje?

Vzporedno (paralelno) obratovanje ni možno, saj se fazni številki transformatorjev ne ujemata.

Za uspešno paralelno obratovanje mora biti izpolnjen pogoj:

(n1−n2)mod4=0

V našem primeru:

(6−5)mod4=1≠0

Zato med transformatorjema obstaja fazen zamik, ki onemogoča delovanje brez krožnih tokov.

Naloga 2

Pri preizkusu prostega teka transofmatorja na nazivnem omrežju izmerimo izgube P0=300W. Pri preizkusu kratkega stika pri nazivnem tokku imerimo izgube Pks=900W. Izračunajte na katero nadtemperaturo ϑmax,0 se segreje neobremenjen transofmator priključne na nazivno omrežje, će se pri nazivni obremenitivi segreje na nadtemeraturo ϑman,n=80∘C.

Rešitev

Pri nazivni obremenitvi so skupne izgube:

Pizg,n=PFe+PCu=300+900=1200 W

Pri prostem teku so prisotne samo izgube v železu:

Pizg,0=PFe=300 W

Nadtemperatura v transformatorju je sorazmerna s skupnimi izgubami:

ϑmax,0ϑmax,n=PFePFe+PCu=3001200=14

Zato:

ϑmax,0=14⋅80∘C=20∘C

Naloga 3

Sinhronski turbogenerator Sn=200 MVA, Un=15 kV, cos⁡φ2n=0.8, Xsr=1.4, I1,n=300 A obratuje na togem nazivnem omrežju pri obremenitvi S′=100 MVA, cos⁡φ2′=0.6. Za to obratovalno stanje določite potreben vzbujalni tok I1′ in oba kolesna kota δn in δ′ (obvezna tudi skica obeh obratovalnih stanj).

1. Tok

I1′=I1,nS′Sn=150A

2. Kolesni kot δn

cos⁡φ2n=0.8⇒sin⁡φ2n=0.6

tan⁡δn=I2n⋅Xs⋅cos⁡φ2nU2n+I2n⋅Xs⋅sin⁡φ2ntan⁡δn=1⋅1.4⋅0.81+1⋅1.4⋅0.6=0.608…δn=arctan⁡(0.608)=31.3∘

3. Kolesni kot δ′

sin⁡φ2′=0.8

tan⁡δ′=0.5⋅1.4⋅0.61+0.5⋅1.4⋅0.8=0.27δ′=arctan⁡(0.27)=15.1∘

Naloga 4

Trifazni sinhrnski generator z nazivnimi podatki Sn=50kVa, U2n=400V , fn=50Hz, cos⁡(φ2n)=0.8, nn=1000min−1 obratuje na nazivnem omrežju in je obremenenjen z močjo P′=50kW. Vzbujanje je nastavljeno na 2-kratno vrednost vzbujanjega toka prostega teka.

1) Kolikšen je statorski tok Is v tem obratovalnem stanju?

U′=Un, P′=Sn=50kW,⇒cos⁡(φ2′)=1, Iv′=2Iv,0.
S′=3U′I′⇒I′=500003⋅400≈72A

2) Kolikšna je relativna vrednost sinhronske reaktance generatorja?

Relativna sinhronska reaktanca:

Xs=U2nI2n=40072.17≈5.54 Ω

To je osnovna vrednost reaktance, lahko jo vzamemo kot baza za pretvorbo v per unit, če je to smiselno.

3) Koliko polov ima magnetno polje?

nn=f⋅60pp⇒pp=f⋅60nn=50⋅601000=3

Število polov:

p=2⋅pp=6

Kolokvij 1.2.jpg

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:

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

Razvrstitev meritev:

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