Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä 1 (6) Tentamen den 16 januari 004 Elraftteni och rafteletroni TEL0 Examinator och ursansvarig: Bengt Hällgren Hjälpmedel: Näslund, Formler och fata Ränedosa Denna tentamen består av två delar: Del 1 omfattar 0 frågor. Varje rätt besvarad fråga ger 1 poäng. Del omfattar 4 räneuppgift, var och en uppdelad i 5 delfrågor. Varje rätt besvarad delfråga ger 1 poäng. Det går imalt att få 0 1+ 4 5 = 40 poäng. För betyget 3 fordras 16 poäng För betyget 4 fordras 4 poäng För betyget 5 fordras 3 poäng På frågorna vill jag ha ortfattade svar, som du sriver diret i frågehäftet. På räneuppgifterna sall fullständiga lösningar och motiveringar redovisas. Lämna in frågehäftet tillsammans med lösningarna. Bengt H Namn: Personnummer:.. -
Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä (6) Namn:.. Del 1 Frågor 1. En trefastransformator är märt 130/10 V. Vilet toppvärde har fasspänningen på transformatorns seundärsida? Svar: V.. Hur stor resistans har en ideal ondensator på 1.0 µf i ett 60 Hz växelströmsnät? Svar:. 3. Två belastningar är anslutna till ett växelströmsnät. Den ena förbruar 1.0 W vid cos = 1. Den andra förbruar 1.0 VAr vid cos = 0. Hur stor senbar effet förbruar omponenterna tillsammans? Svar: VA. 4. En resistans, en apacitans och en indutans är anslutna i serie till en växelspänningsälla. Spänningen över var och en av omponenterna är 10 V. Hur stor är spänningen över spänningsällans poler? Svar: V. 5. Går det bra att ansluta en transformator som är märt 10 V, 50 Hz, till ett växelströmsnät med 10 V, 60 Hz? Motivera! 6. En transformator med opplingsarten Yyn är ansluten till ett högspänningsnät. Seundärspänningen är 400 V. Hur hög blir seundärspänningen om den opplas om till Dyn och ansluts till samma nät? Svar: V. 7. En transformator är märt 130/40 V. Den primära märströmmen är 100 A. Hur stor är den seundära märströmmen? Svar: A. 8. I en trefastransformator är primärsidan märt 4 V, 10 A, 4 000 varv. Antalet lindningsvarv på seundärsidan är 100. Hur stor är transformatorns impedansomsättning? Svar:. 9. En framspänd tyristor an befinna sig i något av två tillstånd. Vila? Svar: eller. 10. Från vilen typ av omritaroppling ommer utspänning i fig 1? Ange pulstal, om opplingen är styrd eller ostyrd, om det rör sig om en växeleller liritare och om utspänningen är glättad och i så fall hur. Fig 1 Utsignal från omritaroppling Svar:
Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä 3 (6) 11. Vilen typ av omritare ommer signalen i fig ifrån och vad allas styrprincipen? Svar:..... u Fig - Utsignal från omritaroppling t 1. Ge exempel på en vanlig användning för den typ av omritare som utspänningen i fig ommer från? 13. En trefas asynronmotor matas via en lång abel. Man vill minsa strömmen i abeln för att få mindre eletrisa förluster. Hur sall man göra? 14. En asynronmotor arbetar nära synront varvtal. Vad händer med eftersläpningen om belastningsmomentet fördubblas? 15. En synrongenerator i ett vattenraftver är ansluten till ett start nät och örs övermagnetiserad i stabil drift. Vad händer med produtionen av ativ resp reativ effet från generatorn om man med oförändrat vattenflöde genom turbinen minsar magnetiseringsströmmen? 16. Varför installerar man serieondensatorer i vissa långa högspänningsledningar? 17. Hur definieras begreppet starströmsanläggning? 18. Under vila villor löser en jordfelsbrytare ut? 19. Var är N- och PE-ledarna förbundna med varandra i ett 4-ledarsystem? 0. Vilen fördel har ett 5-ledarsystem jämför med ett 4-ledarsystem?
Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä 4 (6) Del Räneuppgifter (fullständiga lösningar och motiveringar rävs) 040116 Uppgift 1 Två Y-opplade laster är anslutna till ett växelströmsnät med frevensen 50 Hz och huvudspänningen 400 V. Den ena lasten förbruar.0 W vid effetfator 1.00. Den andra förbruar 3.0 W vid effetfator 0.75. a) Hur stor är den sammanlagda effetfatorn? b) Hur stor ström drar de båda lasterna tillsammans? c) Man önsar höja den sammanlagde effetfatorn till 0.95 genom reativ ompensering. Hur stor reativ effet måste tillföras? d) Hur stor ström drar de båda lasterna tillsammans med ompenseringsutrustningen? e) Kompenseringen görs med tre Y-opplade ondensatorer. Hur stor apacitans sall var och av ondensatorerna ha? 040116 Uppgift En fyrpolig asynronmotor matas med huvudspänningen 400 V, 50 Hz, trefas. Den tillförda eletrisa effeten mäts upp till 10.0 W. Effetfatorn är 0.85 och motorns varvtal i det atuella driftfallet 1 485 varv/minut. a) Hur stort är motorns synrona varvtal? b) Hur stor är motorns eftersläpning? c) Går det bra att sära den grupp som matar motorn med 16 A? d) Vilen verningsgrad har motorn, om vi vet att den avger ett vridmoment på 57.9 Nm i det atuella driftfallet? e) Bestäm siffervärdet för voten M s i momentevationen M M s s. Den meanisa effet som överförs av en roterande axel: P = överförd meanis effet [W] n = axelns varvtal [varv/s] M = vridmomentet i axeln [Nm] För asynronmasinen gäller: P = π n M s << s s = R X M = m U X 1 M = M s s s + s M s s s = masinens eftersläpning vid imalt vridmoment [dimensionslös] R = resistansen i rotorlindningen [/fas] X = reatansen i rotorlindningen vid stillastående rotor [/fas] M = imalt vridmoment [Nm] m = masinonstant [s] U 1 = masinens matningsspänning [V] M = masinens vridmoment [Nm] s = masinens eftersläpning [dimensionslös]
Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä 5 (6) 040116 Uppgift 3 En trefastransformator är märt enligt rutan till höger. Seundärlindningen har 100 varv per fas. a) Hur stor är transformatorns märström på seundärsidan? b) Beräna den imala magnetisa flödestäthet som järnärnan utsätts för vid drift under märförhållanden om dess tvärsnittsarea uppgår till 1.0 dm? c) Transformatorns primärsida ansluts till ett start 10 V-nät. Seundärsidan belastas med resistiv märlast. Beräna polspänningen på seundärsidan. 100 VA 10/0.4 V 50 Hz Yyn z = 5.0 % r = 1.0 % d) Hur stora ativa förluster utveclas i transformatorns lindningar vid stationär drift under de förhållanden som anges i deluppgift c?. e) Transformatorns primära ortslutningsspänning mäts upp på följande sätt: Primärsidan ansluts till ett trefasigt spänningsaggregat med variabel, avläsbar spänning. På seundärsidan ansluts varje fas till jord via en ampèremeter. Vid provets början är spänningsaggregatet inställt på 0 V. Den öas sedan långsamt tills ampèremetrarna visar seundär märström. I detta läge läser man av ortslutningsspänningen på spänningsaggregatet. Vad blir värdet? Dimensioneringsvillor för järnärnan i en spole: U < π f N A B U = den matande spänningens effetivvärde [V] f = den matande spänningens frevens [Hz] N = antalet varv i spolen [dimensionslös storhet] A = järnärnans tvärsnittsarea [m ] B = den imala magnetisa flödestäthet som järnärnan tål utan att gå i mättning [T] Beräning av en transformators ortslutningsimpedans: Z = z 100 Z = transformatorns ortslutningsimpedans [] z = procentuella ortslutningsimpedansen [dimensionslös storhet] U n = transformatorns märspänning [V] S n = transformatorns märeffet [VA] Beräning av procentuella spänningsfallet i en transformator: u = x r cos + x sin ) U S n n ( ϕ ϕ u = procentuella spänningsfallet [dimensionslös storhet] x = transformatorns belastningsgrad [dimensionslös storhet] r = procentuella ortslutningsresistansen [dimensionslös storhet] x = procentuella ortslutningsreatansen [dimensionslös storhet] = fasförsjutning mellan ström och spänning på seundärsidan [dimensionslös storhet]
Karlstads universitet / Avd för eletroteni / Elraftteni TEL0 / Tentamen / 040116 / BHä 6 (6) 040116 Uppgift 4 Man an styra spänningen i ett elnät genom att tillföra eller bortföra reativ effet. Detta görs numera vanligen med statisa shuntompensatorer, dvs ondensatorer och spolar som oppas i och ur efter behov, men det går ocså att använda synronmasiner som får snurra utan vare sig bromsande eller pådrivande moment. Det här exemplet handlar om en sådan så allad synronompensator. Masinen synrona reatans 1.0 /fas. Den är ansluten till ett start nät med huvudspänningen 17.3 V. a) Vad är masinens varvtal om den har 6 poler? b) Hur stor är masinens belastningsvinel? c) Hur stor sall den av rotorn i statorlindningarna inducerad fasspänningen vara för att masinen varen sall vara över- eller undermagnetiserad? d) Hur stor reativ effet an masinen teoretist som mest uppta från nätet? e) Hur stor är strömmen i masinens anslutningssenor i detta fall? Ange både strömmens storle och dess vinel i förhållande till nätets fasspänning. Ativa och reativa effeten från en synronmasin (positivt tecen betyder att effet upptas från nätet): 3 U E 3 U P = sinθ Q = ( U E cosθ ), där X X P = upptagen ativ effet [W] Q = upptagen reativ effet [VAr] U = nätets fasspänning [V] E = av rotorn i statorlindningarna inducerad fasspänning [V] X = masinens synrona reatans [] θ = masinens belastningsvinel [rad eller grader] - o -