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​ = 20 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​30 VR2​12 ΩAR4​12 ΩB

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 30 VR1 = 20 ΩR2 = 12 ΩR3 = 4 ΩR4 = 12 Ω
Req = Ω
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 15 ΩR3​ = 20 ΩR5​ = 15 Ω+−V1​30 VR2​12 ΩIR2​AR4​2 ΩBR6​20 Ω

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 30 VR1 = 15 ΩR2 = 12 ΩR3 = 20 ΩR4 = 2 ΩR5 = 15 ΩR6 = 20 Ω
IR2 = A
3.Düğüm analiziOrta
R1​ = 15 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​10 ΩAR4​3 ΩBIs​5 A

Düğüm analizi kullanarak VA düğüm gerilimini (topraktan ölçülen) bulun.

V1 = 10 VIs = 5 AR1 = 15 ΩR2 = 10 ΩR3 = 3 ΩR4 = 3 Ω
VA = V
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 8 Ω+−Vs​ = 6 V+−V1​6 VR2​12 ΩAR3​4 ΩBIs​3 A

A ile B arasındaki Vₛ gerilim kaynağının + ucu A’dadır, bu yüzden VA − VB = Vₛ yapar. Süper düğümlü düğüm analizi kullanarak VA düğüm gerilimini (topraktan ölçülen) bulun.

V1 = 6 VIs = 3 AVs = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 12 ΩR3 = 4 Ω
VA = V
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 12 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​10 VR2​4 ΩAab

a–b uçlarından görülen Thévenin direnci Rth değerini bulun.

V1 = 10 VR1 = 12 ΩR2 = 4 ΩR3 = 12 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 5 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​10 VR2​12 ΩAIs​5 ABab

a–b uçlarından görülen Thévenin gerilimi Vth değerini bulun.

V1 = 10 VIs = 5 AR1 = 5 ΩR2 = 12 ΩR3 = 10 Ω
Vth = V
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​20 Vt = 0R = 10 ΩL150 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. Devre kararlı hâle geldiğinde bobinde depolanan enerji W(∞) değerini mJ cinsinden bulun.

Vs = 20 VR = 10 ΩL = 150 mH
W(∞) = mJ
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​12 Vt = 0R = 1 kΩC?+−vC​

Bir zamanlayıcı, t = 0’da 12 V’luk bir kaynaktan bir direnç üzerinden yüksüz bir kondansatörü doldurmaya başlıyor. Kondansatör gerilimi 7,2 V’a ulaştığında, başlangıçtan tam 100 ms sonra tetiklemelidir. R = 1 kΩ ile gereken kapasite C değerini bulun.

Vs = 12 VVth = 7,2 VT = 100 msR = 1 kΩ
C = µF
9.AC empedans ve fazörlerOrta
100 V1000 HzR = 30 ΩL = 20 mHC = 10 µF

Seri bir RLC devresi 100 V (rms), 1000 Hz bir kaynağa bağlı. Empedansın faz açısı φ değerini derece cinsinden bulun (akım gerilimden geride olduğunda pozitif).

V = 100 V (rms)f = 1000 HzR = 30 ΩL = 20 mHC = 10 µF
φ = °
10.AC empedans ve fazörlerZor
120 V200 HzR = 50 ΩL = 200 mHC = 4,7 µF+−VC​

Seri bir RLC devresi 120 V (rms), 200 Hz bir kaynağa bağlı. Kondansatör üzerindeki rms gerilim VC değerini bulun.

V = 120 V (rms)f = 200 HzR = 50 ΩL = 200 mHC = 4,7 µF
VC = V
11.AC güç ve güç faktörüOrta
P = 23 kWQ = ?Sφ

Tek fazlı bir motor, 230 V bir kaynaktan 0,9 geri güç faktöründe 23 kW çekiyor. Çektiği reaktif güç Q değerini bulun.

P = 23 kWpf = 0,9V = 230 V
Q = kvar
12.AC güç ve güç faktörüZor
P = 5 kWQ1​S1​φ1​QC​

Tek fazlı bir yük, 230 V, 60 Hz bir kaynaktan 0,65 geri güç faktöründe 5 kW çekiyor. Paralel bağlanan bir kondansatör güç faktörünü 0,98 değerine yükseltiyor. Kondansatörün sağlaması gereken reaktif güç QC değerini bulun.

P = 5 kWpf1 = 0,65pf2 = 0,98V = 230 Vf = 60 Hz
QC = kvar
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 208 VIL​ = 20 Acos φ = 0,95geri

Dengeli üç fazlı bir yük, fazlar arası gerilimi 208 V olan bir kaynaktan 20 A hat akımı çekiyor. Güç faktörü 0,95 geri. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 208 VIL = 20 Acos φ = 0,95
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 50 kWφ1​S1​Q2​QC​

Dengeli üç fazlı bir yük, 690 V (fazlar arası), 60 Hz bir kaynaktan 0,8 geri güç faktöründe 50 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,9 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatörler Y bağlıdır. Her kondansatörün kapasitansı Cph değerini µF cinsinden bulun.

P = 50 kWpf1 = 0,8pf2 = 0,9VL = 690 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.TransformatörlerOrta
480 V240 VIHV​ = ?ILV​15 kVA

Tek fazlı 15 kVA, 480/240 V bir transformatör anma yükünde çalışıyor. İdeal kabul edin. Yüksek gerilim sargısındaki akım IHV değerini bulun.

S = 15 kVAV1 = 480 VV2 = 240 V
IHV = A
16.TransformatörlerZor
250 kVA

Tek fazlı 250 kVA bir transformatörün demir kaybı 1250 W, anma yükündeki bakır kaybı 3125 W’tır. Verimi hangi yükte Sη,max, kVA cinsinden, en yüksektir?

S = 250 kVAPcore = 1250 WPcu,fl = 3125 W
Sη,max = kVA

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 26,86 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​ = 20 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​30 VR2​12 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 = 4 + 12 = 16 Ω
R2 ∥ 16 = 12·16/(12+16) = 6,857 Ω
Req = R1 + 6,857 = 20 + 6,857 = 26,86 Ω

Cevap

Req = 26,86 Ω
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 0,8517 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​ = 15 ΩR3​ = 20 ΩR5​ = 15 Ω+−V1​30 VR2​12 ΩAR4​2 ΩBR6​20 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 = 15 + 20 = 35 Ω
R4 ∥ 35 = 1,892 Ω
R3 + 1,892 = 21,89 Ω
R2 ∥ 21,89 = 7,751 Ω
Req = R1 + 7,751 = 15 + 7,751 = 22,75 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 30/22,75 = 1,319 A

R₂’den geçen akım

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

VA = V1 − IR1·R1 = 30 − 1,319·15 = 10,22 V
IR2 = VA/R2 = 10,22/12 = 0,8517 A

Cevap

IR2 = 0,8517 A
3.Düğüm analizi

Cevap: VA = 9,5 V

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​ = 15 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​10 ΩAR4​3 ΩBIs​5 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/10 + (VA − 10)/15 + (VA − VB)/3 = 0
0,5·VA − 0,3333·VB = 0,6667

B düğümünde KAY

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

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/3 + (VB − VA)/3 = 5
−0,3333·VA + 0,6667·VB = 5

Çözün

Δ = (0,5)(0,6667) − (−0,3333)(−0,3333) = 0,2222
VA = Δ1/Δ = 2,111/0,2222 = 9,5 V
VB = Δ2/Δ = 2,722/0,2222 = 12,25 V

Cevap

VA = 9,5 V
4.Düğüm analizi

Cevap: VA = 11,45 V

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.

Süper düğüm oluşturun

A ile B arasındaki gerilim kaynağı bilinmeyen bir akım taşır, bu yüzden A veya B için ayrı ayrı KAY yazılamaz. A, B ve kaynağı tek bir süper düğüm içine alın: ona giren akım çıkan akıma eşittir.

VB = VA − 6
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is

Çözün

(VA − 6)/8 + VA/12 + (VA − 6)/4 = 3
VA·(1/8 + 1/12 + 1/4) = 3 + 6/8 + 6/4 = 5,25
VA = 5,25/0,4583 = 11,45 V
VB = 5,455 V

Cevap

VA = 11,45 V
5.Thévenin ve Norton

Cevap: Rth = 15 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​ = 12 ΩR3​ = 12 ΩKISA DEVRER2​4 ΩAabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

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

R1 ∥ R2 = 12·4/(12+4) = 3 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3 + 12 = 15 Ω
6.Thévenin ve Norton

Cevap: Vth = 74,71 V

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​12 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

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

R1 ∥ R2 = 5·12/(5+12) = 3,529 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,529 + 10 = 13,53 Ω
R1​ = 5 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​10 VR2​12 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) = 7,059 + 5·3,529 = 24,71 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 24,71 + 5·10 = 74,71 V
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W(∞) = 300 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 = 150 mH / 10 Ω = 15 ms
i(∞) = Vs/R = 20/10 = 2 A

Depolanan enerji

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·150·2² = 300 mJ

Cevap

W(∞) = 300 mJ
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: C = 109,1 µF

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.

Gerekli zaman sabiti

7,2 = 12·(1 − e−100/τ) → τ = 100/ln(12/(12 − 7,2))
τ = 100/0,9163 = 109,1 ms

Kapasitans

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

C = τ/R = 109,1/1 = 109,1 µF

Cevap

C = 109,1 µF
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: φ = 74,71 °

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.

Reaktanslar

ω = 2πf = 2π·1000 = 6283 rad/s
XL = ωL = 6283·0,02 = 125,7 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(6283·10·10⁻⁶) = 15,92 Ω

Empedans

Seride empedanslar karmaşık sayılar olarak toplanır: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(30² + (109,7)²) = 113,8 Ω

Faz açısı

φ = arctan((XL − XC)/R) = arctan(109,7/30) = 74,71°

Cevap

φ = 74,71°
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: VC = 211,5 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.

Reaktanslar

ω = 2πf = 2π·200 = 1257 rad/s
XL = ωL = 1257·0,2 = 251,3 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(1257·4,7·10⁻⁶) = 169,3 Ω

Empedans

Seride empedanslar karmaşık sayılar olarak toplanır: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(50² + (82,01)²) = 96,05 Ω

Akım

Seri devrenin her elemanından aynı akım geçer.

I = V/|Z| = 120/96,05 = 1,249 A

Kondansatör gerilimi

VC = I·XC = 1,249·169,3 = 211,5 V

Cevap

VC = 211,5 V
11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: Q = 11,14 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 = 23·0,4843 = 11,14 kvar

Cevap

Q = 11,14 kvar
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: QC = 4,83 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.

Önce ve sonra reaktif güç

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

Q1 = P·tan φ1 = 5·tan(49,46°) = 5,846 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 5·tan(11,48°) = 1,015 kvar
QC = Q1 − Q2 = 4,83 kvar

Cevap

QC = 4,83 kvar
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 6,845 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 = √3·208·20 = 7,205 kVA

Aktif güç

P = S·cos φ = 7,205·0,95 = 6,845 kW

Cevap

P = 6,845 kW
14.Üç fazlı güç

Cevap: Cph = 74,01 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 = 50·tan(acos 0,8) = 50·0,75 = 37,5 kvar
Q2 = 50·tan(acos 0,9) = 50·0,4843 = 24,22 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 13,28 kvar

Faz başına kapasitans

Y grupta her kondansatör bir hat ile yıldız noktası arasına bağlıdır.

V = 690/√3 = 398,4 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 4428/(377·398,4²) = 74,01 µF

Cevap

Cph = 74,01 µF
15.Transformatörler

Cevap: IHV = 31,25 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.

Anma akımı

İki sargı da aynı görünür gücü taşır.

IHV = S/V = 15000/480 = 31,25 A

Cevap

IHV = 31,25 A
16.Transformatörler

Cevap: Sη,max = 158,1 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

x²·3125 = 1250 → x = √(1250/3125) = 0,6325

En yüksek verimdeki yük

Sη,max = x·S = 0,6325·250 = 158,1 kVA

Cevap

Sη,max = 158,1 kVA

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