Facit/Lösningsförslag till Tentamen (TEN1) TSFS11 Energitekniska System. 23:e Aug, 2014, kl

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Facit/Lösningsförslag till Tentamen (TEN1) TSFS11 Energitekniska System. 23:e Aug, 2014, kl. 14.00-18.00"

Rune Månsson
för 8 år sedan
Visningar:

ISY/Fordonssystem Facit/Lösningsförslag till Tentamen (TEN1) TSFS11 Energitekniska System 23:e Aug, 2014, kl. 14.00-18.

1 ISY/Fordonssystem Facit/Lösningsförslag till Tentamen (TEN1) TSFS11 Energitekniska System 23:e Aug, 2014, kl OBS: Endast vissa lösningar är kompletta Tillåtna hjälpmedel: TeFyMa, Beta Mathematics Handbook, Physics Handbook, formelblad (bifogat i tentamen) och miniräknare.

00 OBS: Endast vissa lösningar är kompletta Tillåtna hjälpmedel:

2 Uppgift 1. a) Strömmarna blir (med Ū1 som referens) IL1 = 26, 5 e j 10,9 IL2 = 26, 5 e j 109 IL3 = 34, 6 e j 120 b) Spänningen ŪN (i förhållande till nollan och med Ū1 som vinkelreferens ) blir Ū N = 57, 7 e j 120 Uppgift 2. a) Kretsschemat blir enligt I I 1 I 2 R 2K X 2K I 0 U 1 U U 32 R 0 jx 0 Z B N 1 N 2 b) Använd sambandet för tomgångsförlusten samt sambandet för skenbar effekt S 0 = 3 U 0 I 0 P F 0 = U 2 0 R 0 = / U 0 = U 1M / = R 0 = U 0 2 = = 55 kω P F S 0 = 3 U 0 I 0 Q 0 = S0 2 P F 2 0 X 0 = U 2 0 Q F 0 = 1 kω c) Märkströmmen fås enligt S M = 3 U 1M I 1M = 3 U 2M I 2M = { I1M = 1, = = 92, 4 A 3 1,6 10 I 2M = = 2309 A 1

vinkelreferens ) blir Ū N = 57, 7 e j 120 Uppgift 2.

3 i) R 1K och X 1K fås nu ur P F KM = 3 R 1K I1M 2 och Z 1K = U 1K 3 I1K R 1K = = 0, 48 Ω 3 92, 42 Z 1K = U 1K = 3, 75 Ω 3 I1K X 1K = Z1K 2 R2 1K = 3.72 Ω enligt ii) Motsvarande värden blir R 2K = 0, 78 mω X 2K = 5, 95 mω Uppgift 3. Exempelsvar a) Solkonstanten är ett mått på hur mycket ljus som flödar in mot jorden från solen. Mängden mäts över alla våglängder över en yta vinkelrät mot strålningen och dess storlek är ca 1367 W. ( kw godkänns.) b) Kvantförluster, Reflektionsförluster, Transmissionsförluster och Kollektorförluster accepteras som svar. Se föreläsningsanteckningarna Fö-4 på kurshemsidan för förklaringar. c) Betz-gränsen uppskattar den teoretiskt maximala verkningsgraden för en vindturbin och ligger på 59, 3%. (Även 60% godkänns som svar) d) Rankine- och Brayton-cyklerna beskriver olika idela, termodynamiska, förlopp, t.ex. uppställt som tryck-temperatur-kurvor, tryck/entropi-kurvor eller motsvarande. Rankinecykeln beskriver en ideal arbetsscykel för en ångturbin medan Braytoncykeln beskriver en ideal arbetsscykel för en gasturbin. e) Koldioxid pumpas ned i marken i befintlig form, dvs utan att binda upp den på något sätt. En uppenbar nackdel med metoden är risken för läckage. 2

Mängden mäts över alla våglängder över en yta vinkelrät mot strålningen och dess storlek är ca 1367 W. (1.3-1.4 kw godkänns.

4 Uppgift 4. a) Dela upp i två fall: Fall I och Fall II n I = U a I a,i R a k 1 Φ I n II = U a I a,ii R a k 1 Φ II Φ II = Φ I Um,II U m,i I a,ii = I a,i Um,I U m,ii = n II = U a I a,ii R a k 1 Φ II (p.g.a. konst moment) = 1778 rpm b) Momentet, M, fås från P mech = P em, t.ex från Fall I. (Kontrollera gärna mot Fall II) Uppgift 5. P em = E a I a = I a,i (U a I a,i R a ) = P mech = n I 2 π 60 M = M = 53, 7 Nm a) En 40 Km lång ledning betraktas som en kort ledning och därför behöver endast ledningsresistans R L och reaktans X L beaktas. Vi har att Fall I : U 1 = 70 kv R L = 40 0, 3 = 12 Ω/fas X L = 40 0, 4 = 16 Ω/fas P 2 = 0 U 2 = U 1 = 70 kv Fall II : Använd spänningsfallsformeln uttryckt i effekt P 2 = 20 MW 1 cos ϕ2 Q 2 = P 2 = 12, 4 MVAr cos ϕ ( 2 U 1 U P ) 2 R L + Q 2 X L U2 2 = U 2 63, 0 kv Skillnaden blir alltså U = U 2,I U 2,II = 7 kv b) Vi hade från föregående uppgift att Q 2 = 12, 4 kvar som skulle faskompenseras. Den nya spänningen, vid Q 2 = 0 blir ( U 1 U P ) 2 R L U 2 2 = U 2 = 66, 4 kvar Vi får därmed med -kopplade kondensatorer Q C = 12, = 3 U 2 2 ω C = 12, = C = 3 (66, ) 2 = 2, 98 µf 100 π

P em = E a I a = I a,i (U a I a,i R a ) = P mech = n I 2 π 60 M = M = 53, 7 Nm a) En 40 Km lång ledning betraktas som en kort ledning och därför behöver endast ledningsresistans R L och reaktans X L

5 Uppgift 6. Exempelsvar a) Ett normalt driftstillstånd är att kärnkraftsverken går för fullt som baskraft. Vindkraftverken går i den mån de kan om det inte blåser för hårt medan vattenkraften agerar reglerkraft. b) Elcertifikaten ska främja förnybar elproduktion. Varje MWh producerad el av vind, vatten, sol, vågenergi etc. tilldelas ett certifikat. Dessa säljs sedan till elleverantörer som är skyldiga att köpa en viss mängd certifikat. Priset varierar efter utbud och efterfrågan. c) Elpriset förhandlas på en el-börs och stiger och sjunker därför med tillgång och efterfrågan. För bränsle-eldade kraftverk, t.ex. kol, måste priset vara högre än bränslekostnaden + en marginal för att dessa ska köras. För miljövänliga energikällor så som t.ex. sol och vindkraft är driftskostnaden dock låg och dessa körs därmed alltid så mycket det går. Därmed finns det alltså ett samband mellan lågt elpris och miljövänlig el (som inte påverkar klimatet). d) Marginal-el är den elkraft som för tillfället är dyrast att producera. Oftast Kolkodensproducerad. e) Load shaving innebär minskad förbrukning av elektrisk energi. För privatpersoner exempelvis bättre isolering, byte av uppvärmningssystem, användarbeteende m.m. Load shifting innebär minskad förbrukning under en kortare period, för att sedan förbruka den energin vid ett senare tillfälle. Exempelvis uppvärmning av varmvatten för privatpersoner. 4

Varje MWh producerad el av vind, vatten, sol, vågenergi etc. tilldelas ett certifikat. Dessa säljs sedan till elleverantörer som är skyldiga att köpa en viss mängd certifikat.

Relevanta dokument

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

ISY/Fordonssystem Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet Datum för tentamen 014-10-0 Sal TER Tid 8-1 Kurskod Provkod Kursnamn Institution Antal uppgifter som ingår i tentamen Antal