Elektrik Mühendisliğinin Temelleri: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 16 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Seri ve paralel dirençler

Seri dirençler
Req = R1 + R2 + …
Paralel dirençler
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
İki paralel direnç
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Ohm yasası
V = I·R
Güç
P = V·I = I²R = V²/R

Yöntem

  1. Ağın uçlardan en uzak ucundan başlayın.
  2. Seri dirençleri toplayarak, paralel dirençleri 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … ile birleştirin.
  3. Her adımdan sonra devreyi yeniden çizin.
  4. Uçlar arasında tek bir direnç kalana kadar tekrarlayın.

Düğüm analizi

Kirchhoff akım yasası
ΣIin = ΣIout
Kol akımı
I = (Va − Vb)/R
Referans düğüm
Vground = 0

Yöntem

  1. Bir referans düğüm (toprak) seçin ve diğer düğüm gerilimlerini adlandırın.
  2. Her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın: her koldan çıkan akımlar giren akımlara eşittir.
  3. Her kol akımını (Va − Vb)/R olarak ifade edin.
  4. Denklem sistemini çözün, sonra gereken akımları bulun.

Thévenin ve Norton

Thévenin gerilimi
Vth = Vopen circuit
Thévenin direnci
Rth: tüm kaynaklar kapalı, a–b’den görülen
Norton akımı
IN = Vth/Rth
Yük akımı
IL = Vth/(Rth + RL)
Maksimum güç aktarımı
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Yöntem

  1. Yükü çıkarın ve iki ucu a ve b olarak işaretleyin.
  2. a ve b arasındaki açık devre gerilimini bulun: bu Vth’dir.
  3. Tüm bağımsız kaynakları devre dışı bırakın ve a–b uçlarından görülen direnci bulun: bu Rth’dir.
  4. Yükü eşdeğer devreye geri bağlayın: Rth ile seri Vth.
  5. Norton eşdeğeri için dönüştürün: IN = Vth/Rth, paralel RN = Rth ile.

RC ve RL geçici rejim

Zaman sabiti
τ = RC | τ = L/R
Yanıt
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
DC’de kondansatör
açık devre; vC ani değişemez
DC’de bobin
kısa devre; iL ani değişemez
Kalıcı durum
t ≈ 5τ

Yöntem

  1. Anahtarlamadan hemen sonraki başlangıç değerini bulun: kondansatör gerilimi ve bobin akımı ani değişemez.
  2. Anahtarlamadan çok sonraki son değeri bulun: kondansatör açık devre, bobin kısa devre gibi davranır.
  3. Zaman sabitini bulun: kondansatörün veya bobinin gördüğü direnci kullanarak τ = RC veya τ = L/R.
  4. x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ kullanın.

AC empedans ve fazörler

Empedanslar
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Açısal frekans
ω = 2πf
Genlik ve açı
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Fazör biçiminde Ohm yasası
V = I·Z

Yöntem

  1. Frekansı çevirin: ω = 2πf.
  2. Her reaktansı bulun: XL = ωL ve XC = 1/(ωC).
  3. Empedansları dirençler gibi Z = R + jX ile toplayın.
  4. |Z| = √(R² + X²) büyüklüğünü ve φ = atan(X/R) açısını bulun, sonra fazörlerle Ohm yasasını kullanın.

AC güç ve güç faktörü

Aktif güç
P = V·I·cos φ
Reaktif güç
Q = V·I·sin φ
Görünür güç
S = V·I = √(P² + Q²)
Güç faktörü
pf = cos φ = P/S
Kompanzasyon kondansatörü
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)

Üç fazlı güç

Y bağlantı
VL = √3·Vph, IL = Iph
Δ bağlantı
VL = Vph, IL = √3·Iph
Toplam aktif güç
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Görünür ve reaktif güç
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Kompanzasyon kondansatörleri
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Her kondansatör üzerindeki gerilim
Δ: VL Y: VL/√3
Motor giriş gücü
Pin = Pout/η

Transformatörler

Sarım oranı
a = N1/N2 = V1/V2
Akım oranı
I1/I2 = N2/N1 = 1/a
Anma akımı
I = S/V
Aktarılmış empedans
Z1′ = a²·ZL
Kısmi yükte bakır kaybı
Pcu = x²·Pcu,fl
Verim
η = x·S·pf/(x·S·pf + Pcore + x²·Pcu,fl)
En yüksek verim
x = √(Pcore/Pcu,fl)

2Alıştırma soruları

1.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 12 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​30 VR2​15 ΩIR2​AR4​12 ΩB

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 Ω
IR2 = A
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 3 ΩR3​ = 10 ΩR5​ = 25 Ω+−V1​10 VR2​5 ΩAR4​15 ΩBR6​12 Ω

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 10 VR1 = 3 ΩR2 = 5 ΩR3 = 10 ΩR4 = 15 ΩR5 = 25 ΩR6 = 12 Ω
Req = Ω
3.Düğüm analiziOrta
R1​ = 8 ΩIR1​R3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​6 ΩAR4​12 ΩBIs​3 A

Düğüm analizi kullanarak ok yönünde R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 10 VIs = 3 AR1 = 8 ΩR2 = 6 ΩR3 = 3 ΩR4 = 12 Ω
IR1 = A
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 30 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​5 VR2​30 ΩAR4​20 ΩBIs​?

Akım kaynağı, A’daki düğüm gerilimi VA = 4 V olana kadar ayarlanıyor. Düğüm analizi kullanarak kaynak akımı Is değerini (yönü şekildeki gibi) bulun.

V1 = 5 VR1 = 30 ΩR2 = 30 ΩR3 = 3 ΩR4 = 20 ΩVA = 4 V
Is = A
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 5 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​15 VR2​10 ΩAab

a–b uçlarından görülen Thévenin direnci Rth değerini bulun.

V1 = 15 VR1 = 5 ΩR2 = 10 ΩR3 = 10 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 3 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​30 VR2​20 ΩAIs​5 ABRL​8 ΩIL​

a–b arasına RL = 8 Ω yük bağlanmıştır. Devrenin geri kalanını Thévenin eşdeğeriyle değiştirin ve yük akımı IL değerini bulun.

V1 = 30 VIs = 5 AR1 = 3 ΩR2 = 20 ΩR3 = 30 ΩRL = 8 Ω
IL = A
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​10 Vt = 0R = 5 ΩL33 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 10 ms anında bobinde depolanan enerji W değerini mJ cinsinden bulun.

Vs = 10 VR = 5 ΩL = 33 mHt = 10 ms
W = mJ
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​12 Vt = 0R = 3,3 kΩC68 µF+−vC​vC​(0) = 15 V

Anahtar t = 0’da kapanmadan hemen önce kondansatörde gösterilen polaritede 15 V vardır. t = 500 ms anında kondansatör gerilimi vC değerini bulun.

Vs = 12 VR = 3,3 kΩC = 68 µFvC(0) = 15 Vt = 500 ms
vC = V
9.AC empedans ve fazörlerOrta
Vf0​ = 50 HzRL = 5 mHC = ?

L = 5 mH olan seri bir RLC devresi 50 Hz’de rezonansa girmelidir. Gereken kapasite C değerini bulun.

f0 = 50 HzL = 5 mH
C = µF
10.AC empedans ve fazörlerZor
24 Vf0​R = 2 ΩL = 5 mHC = 4,7 µF

Seri bir RLC devresi, frekansı devrenin rezonans frekansına ayarlanmış 24 V (rms)’lik bir kaynakla sürülüyor. Bobin üzerindeki rms gerilim VL değerini bulun.

V = 24 V (rms)R = 2 ΩL = 5 mHC = 4,7 µF
VL = V
11.AC güç ve güç faktörüOrta
P = 19 kWQ = ?Sφ

Tek fazlı bir motor, 240 V bir kaynaktan 0,9 geri güç faktöründe 19 kW çekiyor. Çektiği reaktif güç Q değerini bulun.

P = 19 kWpf = 0,9V = 240 V
Q = kvar
12.AC güç ve güç faktörüZor
240 V60 Hzyük5 kW, 0,7C33 µFI = ?

Tek fazlı bir yük 240 V, 60 Hz’lik bir kaynaktan 0,7 geri güç faktöründe 5 kW çekiyor. Yüke paralel olarak 33 µF’lık bir kondansatör bağlanıyor. Yeni hat akımı I değerini bulun.

P = 5 kWpf1 = 0,7V = 240 Vf = 60 HzC = 33 µF
I = A
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 690 VIL​ = 100 Acos φ = 0,82geri

Dengeli üç fazlı bir yük, fazlar arası gerilimi 690 V olan bir kaynaktan 100 A hat akımı çekiyor. Güç faktörü 0,82 geri. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 690 VIL = 100 Acos φ = 0,82
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 60 kWφ1​S1​Q2​QC​

Dengeli üç fazlı bir yük, 480 V (fazlar arası), 60 Hz bir kaynaktan 0,78 geri güç faktöründe 60 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,92 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatörler Δ bağlıdır. Her kondansatörün kapasitansı Cph değerini µF cinsinden bulun.

P = 60 kWpf1 = 0,78pf2 = 0,92VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.TransformatörlerOrta
RL​ = 12 Ω511200 VV2​I1​ = ?I2​

Sarım oranı N₁:N₂ = 5:1 olan ideal bir transformatörün primer sargısına 1200 V uygulanıyor. Sekonder sargının uçlarına 12 Ω’luk bir direnç bağlanmıştır. Primer akım I1 değerini bulun.

N1:N2 = 5:1V1 = 1200 VRL = 12 Ω
I1 = A
16.TransformatörlerZor
500 kVA

Tek fazlı 500 kVA bir transformatörün demir kaybı 2500 W, anma yükündeki bakır kaybı 3750 W’tır. Verimi hangi yükte Sη,max, kVA cinsinden, en yüksektir?

S = 500 kVAPcore = 2500 WPcu,fl = 3750 W
Sη,max = kVA

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 0,8696 A

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 12 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​30 VR2​15 ΩAR4​12 ΩB

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R3 + R4 = 12 + 12 = 24 Ω
R2 ∥ 24 = 15·24/(15+24) = 9,231 Ω
Req = R1 + 9,231 = 12 + 9,231 = 21,23 Ω

Kaynaktan çekilen akım

Kaynak yalnızca Req’yi görür; Ohm yasası verdiği akımı bulur. Bu akım R₁’den geçer.

IR1 = V1/Req = 30/21,23 = 1,413 A

R₂’den geçen akım

A düğümündeki gerilimi bulmak için R₁ üzerindeki düşümü çıkarın; bu, R₂ üzerindeki gerilimdir.

VA = V1 − IR1·R1 = 30 − 1,413·12 = 13,04 V
IR2 = VA/R2 = 13,04/15 = 0,8696 A

Cevap

IR2 = 0,8696 A
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 7,026 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 3 ΩR3​ = 10 ΩR5​ = 25 Ω+−V1​10 VR2​5 ΩAR4​15 ΩBR6​12 Ω

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R5 + R6 = 25 + 12 = 37 Ω
R4 ∥ 37 = 10,67 Ω
R3 + 10,67 = 20,67 Ω
R2 ∥ 20,67 = 4,026 Ω
Req = R1 + 4,026 = 3 + 4,026 = 7,026 Ω

Cevap

Req = 7,026 Ω
3.Düğüm analizi

Cevap: IR1 = 1,651 A

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

R1​ = 8 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​6 ΩAR4​12 ΩBIs​3 A

Düğümleri belirleyin

Toprak alttaki teldir. Bilinen düğüm gerilimleri doğrudan kaynaklardan gelir (V1 = 10 V). Bilinmeyenler: VA, VB.

A düğümünde KAY

A düğümünden dirençler üzerinden çıkan akımlar, kaynakların A düğümüne verdiği akıma eşittir.

VA/R2 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R3 = 0
VA/6 + (VA − 10)/8 + (VA − VB)/3 = 0
0,625·VA − 0,3333·VB = 1,25

B düğümünde KAY

B düğümünden dirençler üzerinden çıkan akımlar, kaynakların B düğümüne verdiği akıma eşittir.

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/12 + (VB − VA)/3 = (−3)
−0,3333·VA + 0,4167·VB = −3

Çözün

Δ = (0,625)(0,4167) − (−0,3333)(−0,3333) = 0,1493
VA = Δ1/Δ = −0,4792/0,1493 = −3,209 V
VB = Δ2/Δ = −1,458/0,1493 = −9,767 V

Cevap

IR1 = (V1 − VA)/R1 = (10 − −3,209)/8 = 1,651 A
4.Düğüm analizi

Cevap: Is = 0,315 A

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

A düğümünde KAY

VA bilindiği için bu denklem VB’yi verir.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
(4 − 5)/30 + 4/30 = (VB − 4)/3
0,1 = (VB − 4)/3 → VB = 4,3 V

B düğümünde KAY

Dirençler üzerinden B’den çıkan akımlar, kaynakların B’ye ittiği akıma eşittir.

Is = (VB − VA)/R3 + VB/R4 = (4,3 − 4)/3 + 4,3/20 = 0,315 A

Cevap

Is = 0,315 A
5.Thévenin ve Norton

Cevap: Rth = 13,33 Ω

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 5 ΩR3​ = 10 ΩKISA DEVRER2​10 ΩAabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 5·10/(5+10) = 3,333 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,333 + 10 = 13,33 Ω
6.Thévenin ve Norton

Cevap: IL = −3,373 A

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 3 ΩR3​ = 30 ΩKISA DEVRER2​20 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 3·20/(3+20) = 2,609 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,609 + 30 = 32,61 Ω
R1​ = 3 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​30 VR2​20 ΩAIs​5 ABab+−Vth​

Açık devre gerilimi Vth’yi bulun

a–b açıkken Iₛ’nin tek yolu R₃ üzerinden A düğümüne gitmektir. V_A’yı V₁ ve Iₛ’nin süperpozisyonuyla bulun, sonra R₃ üzerindeki düşümü ekleyin.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 26,09 + (−5)·2,609 = 13,04 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 13,04 + (−5)·30 = −137 V
Rth​ = 32,61 Ω−+Vth​137 VRL​8 ΩIL​

Yükü Thévenin eşdeğerine bağlayın

Thévenin kaynağı ve seri R_th, a–b’de özgün devreyle tamamen aynı davranır; bu yüzden yük basit bir seri çevre görür.

IL = Vth/(Rth + RL) = −137/(32,61 + 8) = −3,373 A
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W = 40,18 mJ

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Zaman sabiti ve son akım

Anahtar kapandıktan uzun süre sonra bobin kısa devre gibi davranır; bu yüzden son akımı yalnızca R belirler.

τ = L/R = 33 mH / 5 Ω = 6,6 ms
i(∞) = Vs/R = 10/5 = 2 A

Verilen andaki akım

i(t) = 2·(1 − e−10/6,6) = 1,56 A

Depolanan enerji

W = ½·L·i² = ½·33·1,56² = 40,18 mJ

Cevap

W = 40,18 mJ
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: vC = 12,32 V

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Başlangıç değeri, son değer, zaman sabiti

Kondansatör gerilimi sıçrayamaz; bu yüzden depolanan değerden başlar ve kaynak gerilimine yönelir.

vC(0) = 15 V, vC(∞) = Vs = 12 V
τ = R·C = 3,3 kΩ · 68 µF = 224,4 ms
vC(t) = 12 + (15 − 12)·e−t/τ

Verilen andaki gerilim

vC(500) = 12 + (3)·e−500/224,4 = 12,32 V

Cevap

vC = 12,32 V
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: C = 2026 µF

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Rezonans koşulu

Rezonansta endüktif ve kapasitif reaktanslar birbirini götürür: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·50 = 314,2 rad/s
C = 1/(ω₀²·L) = 1/(314,2²·0,005) = 2026 µF

Cevap

C = 2026 µF
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: VL = 391,4 V

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Rezonans

Rezonansta reaktanslar birbirini götürür, bu yüzden empedans yalnızca R’dir.

ω₀ = 1/√(LC) = 1/√(0,005·4,7·10⁻⁶) = 6523 rad/s
I = V/R = 24/2 = 12 A

Bobin üzerindeki gerilim

XL = ω₀L = 6523·0,005 = 32,62 Ω
VL = I·XL = 12·32,62 = 391,4 V

Cevap

VL = 391,4 V

Bu, kaynak geriliminin Q = 16,31 katıdır.

11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: Q = 9,202 kvar

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Açı

φ = arccos(0,9) = 25,84°, tan φ = 0,4843

Reaktif güç

Q = P·tan φ = 19·0,4843 = 9,202 kvar

Cevap

Q = 9,202 kvar
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: I = 27,71 A

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Önce ve sonra reaktif güç

Aktif güç P değişmez; yalnızca şebekeden çekilen reaktif güç değişir.

Q1 = 5·tan(arccos 0,7) = 5,101 kvar
QC = V²·2πf·C = 240²·2π·60·33·10⁻⁶ = 716,6 var = 0,7166 kvar
Q2 = 5,101 − 0,7166 = 4,384 kvar

Yeni görünür güç

S2 = √(5² + 4,384²) = 6,65 kVA

Yeni hat akımı

I = S2/V = 6650/240 = 27,71 A

Cevap

I = 27,71 A
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 98 kW

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Görünür güç

S = √3·VL·IL = √3·690·100 = 119,5 kVA

Aktif güç

P = S·cos φ = 119,5·0,82 = 98 kW

Cevap

P = 98 kW
14.Üç fazlı güç

Cevap: Cph = 86,64 µF

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Güç faktörü düzeltme: kondansatörler reaktif gücü yerinde sağlar, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Üç kondansatörün her biri QC/3 = V²·ω·C sağlar; burada V o kondansatör üzerindeki gerilimdir: Δ grupta VL, Y grupta VL/√3.

Önce ve sonra reaktif güç

Aktif güç değişmediği için her güç faktörü reaktif gücü belirler: Q = P·tan φ.

Q1 = 60·tan(acos 0,78) = 60·0,8023 = 48,14 kvar
Q2 = 60·tan(acos 0,92) = 60·0,426 = 25,56 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 22,58 kvar

Faz başına kapasitans

Δ grupta her kondansatör iki hat arasına bağlıdır.

V = 480 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 7526/(377·480²) = 86,64 µF

Cevap

Cph = 86,64 µF
15.Transformatörler

Cevap: I1 = 4 A

İdeal transformatör: gerilimler sarım sayılarının oranında, akımlar ters oranda bulunur: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a ve I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a; böylece giriş gücü çıkış gücüne eşittir, V₁·I₁ = V₂·I₂. Sekonderdeki bir Z yük empedansı primerden a²·Z olarak görünür.

Sekonder gerilim ve akım

V2 = 1200/5 = 240 V
I2 = 240/12 = 20 A

Primer akım

İdeal bir transformatörün kaybı yoktur: V₁·I₁ = V₂·I₂.

I1 = I2/5 = 4 A

Cevap

I1 = 4 A

Kontrol: primerden görülen yük a²·RL = 300 Ω’dur ve 1200/300 aynı akımı verir.

16.Transformatörler

Cevap: Sη,max = 408,2 kVA

Transformatör kayıpları: demir kaybı (histerezis ve girdap akımları) gerilime bağlıdır ve her yükte aynıdır. Sargılardaki bakır kaybı akımın karesiyle değişir; bu yüzden anma yükünün x kesrinde x²·Pcu,fl olur. Verim η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu), burada Pout = x·S·pf. Verim, bakır kaybının demir kaybına eşit olduğu yükte en yüksektir.

Bakır kaybı demir kaybına eşittir

x²·3750 = 2500 → x = √(2500/3750) = 0,8165

En yüksek verimdeki yük

Sη,max = x·S = 0,8165·500 = 408,2 kVA

Cevap

Sη,max = 408,2 kVA

ExamProblems · examproblems.com/courses/electrical-engineering-fundamentals