Kolokvij 2.1.webp

Naloga 1

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

Transfomator za nativno napeost U1n=115V, fn=60Hz ima na nazivniem omrežju v prostem teku P0=200W izgub. Želimo ga predelati ta priklop na omrežje U1′=230V, f=50Hz. Izračunajte potrebno spremembo števila ovojev primarnega navitja, da bodo na tako spremenjenem morežju izgube v prostem teku znašale P0′=240W.

Rešitev

Izgube v železu so sorazmerne z f⋅B2, gostota B pa:

B∝UNf

Torej:

P0′=P0⋅f′f⋅(U′/f′U/f⋅NN′)2

Vstavimo podatke:

240=200⋅5060⋅(230⋅60115⋅50⋅NN′)2

Po poenostavitvi:

NN′=0.5⇒N′=2⋅N

Naloga 3

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⁡φ2n

tan⁡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=0.27

δ′=arctan⁡(0.27)=15.1∘

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:

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:

E0=(6300+1145.5⋅1.8⋅0.6)2+(1145.5⋅1.8⋅0.8)2E0=(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 MVAcos⁡φom=UE0=63007722≈0.816Pom=Som⋅cos⁡φom≈46.8⋅0.816≈38.2 MW

Lab

Kolokvij.2.2.webp

Naloga 5

Trifazni transformator s podano napisno tablico obratuje na nazivnem omrežju in napaja trifazni elektromotor.

Analizator moči na sekundarni strani kaže naslednje vrednosti:

Napisna tablica transformatorja:

Parameter Vrednost
Moč 5 kVA
Primar 400 V / 7{.}3 A
Sekundar 220 V / 13{.}1 A
Frekvenca 50 Hz
Vezava Dyn5

Kolikšen je izkoristek transformatorja v tem obratovalnem stanju,
če ima:

Rešitev

1. Izračun trenutne navidezne moči:

Ker gre za trifazni transformator:

S′=3⋅U2⋅I2=3⋅220.4 V⋅9.2 A≈3511 VA

(če uporabiš enofazno oceno U⋅I=2027 VA, to velja le za eno fazo — a za boljši približek upoštevamo trifazno vrednost)

2. Prilagoditev izgub v navitju

Ker je trenutni tok večji od nazivnega, se izgube v Cu povečajo sorazmerno s kvadratom toka:

PCu′=PCu,n⋅(I2I2n)2=98⋅(9.213.1)2≈48.3 W

3. Skupne izgube:

Pizg′=PFe+PCu′=45+48.3=93.3 W

4. Izkoristek:

η=S′−Pizg′S′=3511−93.33511≈0.973