ISY/Fordonssystem Tentamen (TEN1) TMEI01 Elkraftteknik Tid: Plats: 2016 03 16, klockan 14 18 U4, U6, U7, U10 och U11 Lärare: Sivert Lundgren, telefon 013 282555 Tentamen består av 5 problem à 12 poäng. För full poäng krävs att lösningarna är fullständiga och välmotiverade. Hjälpmedel: Räknedosa, TeFyMa, Beta Mathematics Handbook, Physics Handbook och ett handskrivet A4-papper med valfritt innehåll. A4-papperet är personligt och får ej överlåtas till någon annan under pågående tentamen. Längst bak i tentan finns även ett formelblad bifogat. Betygsgränser: 0-26 poäng UK 27-38 poäng 3 39-48 poäng 4 49-60 poäng 5 Efter skrivtiden kommer lösningsförslag att finnas tillgängligt på kurshemsidan. Visning sker senast 10 arbetsdagar efter tentamensdagen vid ISY:s studerandeexpedition där också eventuella klagomål framförs skriftligt. Om klagomålen skall kunna beaktas måste tentan kvarstanna där.
1. En arbetsmaskin drivs av en asynkronmotor som är ansluten till ett trefasnät 400 V 50 Hz. Motorn drar 8,0 A/fas och dess effektfaktor är 0,80. Förutom asynkronmotorn belastas nätet med ett värmeelement mellan L1 och N samt en mindre maskin mellan L2 och N. Värmeelementet kan betraktas som rent resistivt och drar effekten 1,0 kw. Den mindre maskinen har samma effektfaktor som asynkronmotorn och drar effekten 1,2 kw. a) Rita ett kopplingsschema. b) Vilken effekt drar asynkronmotorn från nätet? c) Beräkna de tre linjeströmmarna i L1, L2 och L3 samt strömmen i neutralledaren N (nollan). Rita visardiagram med fasspänningarna och de aktuella strömmarna. (7 p) 2. På en trefastransformator med märkdata 1,5 MVA 10000/400 V 50 Hz har tomgångsoch kortslutningsprov gjorts med följande resultat: P = 20 kw P = 30 kw U 300 V FO FKM 1 K = Vid ett tillfälle märkbelastas transformatorn på sekundärsidan. Lasten är symmetrisk och induktiv med effektfaktorn 0,80. a) Beräkna spänningen U 2 över lasten. b) Beräkna verkningsgraden vid den aktuella belastningen. c) Vid vilken belastningsgrad blir verkningsgraden maximal? d) Transformatorn faskompenseras med ett D-kopplat kondensatorbatteri på primärsidan. Vilket värde har varje enskild kondensator om faskompenseringen är fullständig vid märkdrift? (5 p) (1 p) 3. En likströms shuntmotor går med varvtalet 1400 rpm vid märkbelastningen 12,4 Nm. Dess märkspänning och märkström är 220 V respektive 9,55 A. Ankarresistansen är 2,0 Ω och magnetiseringslindningen har resistansen 400 Ω. a) Rita ett kopplingsschema på motorn med ett startpådrag R p inkopplat. b) Bestäm R p så att ankarströmmen vid startögonblicket inte överskrider sitt normalvärde med mer än 50 %. c) Bestäm motorns verkningsgrad vid normal drift (märkdrift). d) Vilket varvtal får motorn om belastningen minskas till hälften jämfört med märkdrift?
4. En D-kopplad 6-polig släpringad asynkronmotor för 400 V 50 Hz har märkeffekten 20 kw och rotorresistansen 0,10 Ω/fas. Vid märkdrift är varvtalet 950 rpm. Luftmotstånd och lagerfriktion kan försummas. a) Vilket märkmoment har motorn? b) Den tillförda effekten vid märkdrift mäts med tvåwattmetermetoden. Wattmetrarna visar P I = 6804 W och PII = 17196 W. Rita ett kopplingsschema och beräkna motorns verkningsgrad och effektfaktor? c) Hur stora yttre rotorresistorer R y skall anslutas till rotorkretsen för att varvtalet skall sänkas till 800 rpm då motorn belastas med märkmomentet? Rita ett kopplingsschema. d) Hur stora blir förlusterna i rotorkretsen då motorn ger märkmomentet vid 800 rpm? 5. En trepulslikriktare med tyristorer ansluts till ett trefasnät 400/230 V 50 Hz. Likriktaren används för att reglera temperaturen på ett värmeelement. Värmeelementet får anses vara resistivt och vid ett tillfälle uppmäts likspänningens medelvärde till 140 V. a) Rita ett kopplingsschema och skissa utseendet på den likriktade spänningen i ett tidsdiagram. Gradera axlarna. b) Med vilken tändvinkel α styrs tyristorerna? c) Skissa utseendet på den likriktade spänningen om värmeelementet byts ut mot en starkt induktiv last, exempelvis en DC-motor. (7 p)