TRANSFORMATOR – izpitna vprašanja - Student Info

TRANSFORMATOR – izpitna vprašanja1) Za tokovno idealni napetostno realni transformator napišite oziroma narišite:a) kompleksne enačbe ravnotežja (dve napetostni enačbi in enačbo vzbujanja),b) kazalčni diagram ohmsko-induktivne obremenitve in napišite ime za trikotnik padcev napetosti,c) enačbo za energijsko bilanco,d) enačbo za tok kratkega stika,e) približno vrednost inducirane napetosti E 1 v kratkem stiku glede na pritisnjeno napetost U 1 .2) Narišite sliki magnetilnega toka I µ = f( ωt)transformatorja, če je priključen na omrežje togenapetosti sinusne oblike in je železno jedro v nasičenju, z upoštevanjem:a) srednje magnetilne krivulje,b) histerezne zanke.Kakšne izgube se pojavijo v železnem jedru? Napišite tudi enačbo za posamezne specifične izgubev železu v odvisnosti od frekvence in gostote magnetnega pretoka, ki so podane na kilogram maseza določeno debelino pločevine.3) Za napetostno idealni tokovno realni transformator napišite oziroma narišite:a) kompleksne enačbe ravnotežja (dve napetostni enačbi in enačbo vzbujanja),b) kazalčni diagram za prosti tek in obremenitev,c) enačbo za energijsko bilanco pri obremenitvi.4) Na primarno navitje enofaznega transformatorja je pritisnjena napetost sinusne oblike efektivnevrednosti U = 220 V , ki povzroči v železnem jedru glavni fluks trenutne vrednosti−3−3a) φg = 3, 0 ⋅ 10 cos( ωt) (Vs) ali b) φg = 3, 0 ⋅ 10 sin( ωt) (Vs) , pri toku prostega teka:a) i 0 = 0,129cos( ωt) + 0,056cos(3 ωt) + 0,018sin( ωt) (A)b) i 0 = 0,129sin( ωt) + 0,056sin(3 ωt) + 0,018cos( ωt) (A)Izračunajte naslednje veličine: časovno srednjo vrednost fluksa ( Φ g = ?), efektivno vrednost jalovein vatne komponente toka ( Iµ = ? in Iw= ?) ter skupni tok prostega teka ( I 0 = ?), jalovo in delovnoter navidezno moč ( Q0 = ? in P0 = ? ter S0= ?) in faktor delavnosti (cos ϕ 0 = ?) .Rešitve:−3Φ g = 1,91⋅ 10 Vs , I µ = 0,0994 A , I w = 0,0127 A , I 0 = 0,1 A , Q 0 = 21,87 VAr ,P 0 = 2,79 W , S 0 = 22,08 VA , cosϕ 0 = 0,127 .

5) Izračunajte število ovojev primarnega in sekundarnega navitja ( N1 = ? in N2= ?), tok prostegateka ( I 0 = ?), sprejeto moč ( S 0 = ?) in faktor delavnosti (cos ϕ 0 = ?) za enofazni transformator s2podatki: U1/ U 2=231/ 42 V , f = 50 Hz , presek železnega jedra A Fe = 17,42 cm , srednja dolžinal Fe = 0,36 m , gostota magnetnega pretoka B ˆ = 1,37 T . Podana je še specifična masa pločevine3 3ρ = 7,55⋅ 10 kg / m , specifične izgube ( p Fe W/kg ) in magnetilna krivulja za pločevino debelined = 0,35 mm (zapiski str. 38). Pri izračunu upoštevajte, da je E1 ≈ U1in tehnološki faktor razrezapločevine k = 1,1 .Rešitve: N1/ N 2 = 436/79 ov., I 1µ = 0,2335 A , I 1w = 0,0582 A , I 10 = 0,2406 A , S 0 = 55,6 W ,cosϕ 0 = 0,2419 .6) Izračunajte tok prostega teka I 0 in fazni kot ϕ 0 za enofazni transformator grajen za U 1 = 231 V ,2f = 50 Hz , katerega primarno navitje ima N 1 = 436 ov. , presek jedra A Fe = 17,42 cm in srednja3 3dolžina je l Fe = 0,36 m . Podana je še specifična masa pločevine ρ = 7,55⋅ 10 kg / m , specifičneizgube p Fe (W / kg) in magnetilna krivulja (zapiski str. 38) za pločevino debeline 0,35 mm . Priizračunu upoštevajte, da je E1 ≈ U1ter tehnološki faktor razreza pločevine k = 1,1 .Rešitve: ˆB = 1,37 T , P Fe = 13,45 W , I w = 0,0582 A , I µ = 0,2335 A , I0= 0,2406 A , ϕ0= 76 .7) Izračunajte število ovojev primarnega navitja ( N 1 = ?) za trifazni transformator s podatki:2a) U = Y400 V , b) U = ∆400 V , f = 50 Hz , presek jedra A Fe = 51 cm in gostota v jedruB ˆ = 1,4 T . Pri izračunu vzemite E ≈ U . Izračunajte izgube v jedru ( P Fe = ?) ter fazno vatnokomponento toka ( I 0w = ?) za vsako fazo posebej ter skupne izgube v jedru P Fe0 , če je specifična3 3masa ρ = 7,55⋅ 10 kg / m , specifične izgube p Fe = 0,93 W / kg (pri 1,5 T), tehnološki faktorrazreza pločevine k = 1,1 ter srednje dolžine poti magnetnih silnic l FeI = l FeIII = 0,55 m inl = 0,27 m .FeIIRešitve: PFeI = PFeIII = 18,87 W , P FeII = 9, 27 W ter P Fe0 = 47 W za a) N 1 = 146 ovojev, ,I 0wII = 0,0401 A , b) N 1 = 252 ovojev, I 0wI = I 0wIII = 0,047 A , I 0wII = 0,023 A .8) Za transformator z železnim jedrom (realni) v trajnem kratkem stiku:a) narišite poenostavljeno nadomestno vezje in kazalčni diagram,b) napišite definicijo za kratkostično napetost U k ,c) napišite enačbo za trajni tok kratkega stika I k ,d) napišite enačbo za energijsko bilanco in izgube P Cuk enofaznega transformatorja,e) kratko opišite nevarnost trajnega toka kratkega stika.2

9) Narišite vezalno shemo s pripadajočimi instrumenti za meritev enofaznega transformatorja, kiobratuje v prostem teku. Katere veličine izmerimo oziroma izračunamo v prostem teku oziromakakšne izgube (moč izgub) izmerimo z vatmetrom ( P w = ?). Dalje narišite karakteristiko prostegateka in kazalčni diagram transformatorja v prostem teku ter napišite enačbo za napetostno prestavoKU. Koliko je približno inducirana napetost E1v prostem teku glede na pritisnjeno napetost U1.10) Narišite vezalno shemo s pripadajočimi instrumenti za meritev enofaznega transformatorja vkratkem stiku. Kakšne izgube (moč) izmerimo z vatmetrom ( P w = ?) v kratkem stiku? Narišitepoenostavljeno vezje in kazalčni diagram transformatorja v kratkem stiku ter napišite približnokoliko je v kratkem stiku inducirana napetost E 1glede na pritisnjeno napetost U1. Napišite tudidefinicijo za kratkostično napetost Uk.11) Za transformator z železnim jedrom (realni) narišite nadomestno vezje in kazalčne diagrame zanaslednje vrste obremenitve:a) Z b Rb= , b) Z b = jXL , c) Z b =− jXC .Transformator je priključen na togo omrežje ( U = konst.) . Pri risanju kazalčnih diagramovzanemarite tok prostega teka I 0 .12) Za transformator z železnim jedrom (realni), ki obratuje na togem omrežju U 1 = konst. , napišiteenačbo za U′ 2= f( I), narišite Kappov diagram, tj. krožnici za I / IN= 0 ter I / IN= 1 in zunanjokarakteristiko U2 = f( I2)za Z b = R , Z b = R+ jXLin Z b = R+ jXC.13) Narišite sliko energijske bilance, tj. shemo pretoka moči v transformatorju. Dalje narišite potekrelativnih izgub v navitju in v železnem jedru ter skupne relativne izgube v odvisnosti od razmerjay = I / I . Napišite tudi enačbi za relativne izgube in izkoristek. Pri kakšni obremenitvi imaNtransformator največji izkoristek?14) Narišite nadomestno vezje tokovnega transformatorja priključenega na omrežje.a) Kratko opišite način delovanja tokovnega transformatorja za primer I2 ≠ 0 in I 2 = 0 .b) Kaj nam pove razred točnosti in pretokovno število pri merilnem tokovnem transformatorju?3

15) Narišite nadomestno vezje tokovnega transformatorja priključenega na omrežje.a) Kratko opišite način delovanja tokovnega transformatorja za primer I2 ≠ 0 .b) Zakaj tokovni transformator ni primeren za vir napetosti?c) Narišite kazalčni diagram tokov za realni transformator I 1 + I′2 = I 0 in napišite enačbo zapogrešek prestave ( eTT= ?). Definirajte pretokovno število pri merilnem tokovnem transformatorju?16) Opišite, kaj nam določa vezalna skupina trifaznega transformatorja, in narišite kazalce napetostiza primer vezave Dy5. Na isti sliki označite, kako je mogoče spremeniti to vezalno skupino vskupino Dy11. Napišite tudi katere vezalne skupine so predpisane za uporabo v praksi.17) Opišite, kaj nam določa vezalna skupina trifaznega transformatorja, in narišite kazalce napetostiza primer vezave Yy0. Napišite, kako je mogoče spremeniti vezalno skupino Yy0 v skupino Yy6 inobratno? Napišite tudi katere vezalne skupine so predpisane za uporabo v praksi.18) Narišite sliko vezave Y/Y - (brez ničnega vodnika na primarni strani) in napišite bilancoamper-ovojev za posamezne stebre pri enofazni obremenitvi trifaznega jedrnega transformatorja terdoločite amper-ovoje sofaznega vzbujanja Θzr. Kakšne so posledice teh nekompenziranih amperovojev?Narišite tudi kazalčni diagram napetosti. Zakaj ni problemov pri enofazni obremenitvi vvezavi D/Y - ?19) Narišite sliko ter definirajte prehodno ( S preh ) in tipsko moč ( S t ) idealnega enofaznegaavtotransformatorja za primer: a) U1 < U2ali b) U1 > U2ter izrazite tipsko s prehodno močjo. Zakatero od obeh moči je dimenzionirano jedro in navitje avtotransformatorja.4