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​ = 4 ΩIR1​R3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​5 ΩB

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 3 ΩR3 = 4 ΩR4 = 5 Ω
IR1 = A
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 5 ΩR3​ = 3 ΩR5​ = 8 Ω+−V1​9 VR2​5 ΩAR4​30 ΩBR6​12 Ω

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 9 VR1 = 5 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 30 ΩR5 = 8 ΩR6 = 12 Ω
Req = Ω
3.Düğüm analiziOrta
R1​ = 15 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​20 ΩAR4​2 ΩBIs​3 A

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

V1 = 15 VIs = 3 AR1 = 15 ΩR2 = 20 ΩR3 = 2 ΩR4 = 2 Ω
VB = V
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 2 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​12 VR2​25 ΩAR4​20 ΩB0,4·VA​

Eşkenar dörtgen, B düğümüne yukarı doğru 0,4·VA akımını (A cinsinden, VA V cinsinden) iten gerilim kontrollü bir akım kaynağıdır. Düğüm analizi kullanarak VB düğüm gerilimini (topraktan ölçülen) bulun.

V1 = 12 VR1 = 2 ΩR2 = 25 ΩR3 = 2 ΩR4 = 20 Ωg = 0,4 A/V
VB = V
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 5 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​4 ΩAab

a–b uçlarından görülen Thévenin direnci Rth değerini bulun.

V1 = 6 VR1 = 5 ΩR2 = 4 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 20 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​15 VR2​5 ΩAIs​1 ABab

Norton akımı IN değerini bulun: uçlar kısa devre edilirse a’dan b’ye akan akım.

V1 = 15 VIs = 1 AR1 = 20 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 Ω
IN = A
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​10 Vt = 0R = 10 ΩL150 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 25 ms anında bobinde depolanan enerji W değerini mJ cinsinden bulun.

Vs = 10 VR = 10 ΩL = 150 mHt = 25 ms
W = mJ
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​12 Vt = 0R = 2,2 kΩC220 µF+−vC​vC​(0) = 3 V

Anahtar t = 0’da kapanmadan hemen önce kondansatörde gösterilen polaritede 3 V vardır. t = 200 ms anında kondansatör gerilimi vC değerini bulun.

Vs = 12 VR = 2,2 kΩC = 220 µFvC(0) = 3 Vt = 200 ms
vC = V
9.AC empedans ve fazörlerOrta
24 V60 HzR = 40 ΩL = 20 mHC = 4,7 µFI

Seri bir RLC devresi 24 V (rms), 60 Hz bir kaynağa bağlı. Rms akım I değerini bulun.

V = 24 V (rms)f = 60 HzR = 40 ΩL = 20 mHC = 4,7 µF
I = A
10.AC empedans ve fazörlerZor
10 V100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 22 µF

Seri bir RLC devresi 10 V (rms), 100 Hz bir kaynağa bağlı. Devrenin rezonans frekansı f0 değerini bulun.

V = 10 V (rms)f = 100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 22 µF
f0 = Hz
11.AC güç ve güç faktörüOrta
P = 20 kWQ = ?Sφ

Tek fazlı bir motor, 230 V bir kaynaktan 0,9 geri güç faktöründe 20 kW çekiyor. Çektiği reaktif güç Q değerini bulun.

P = 20 kWpf = 0,9V = 230 V
Q = kvar
12.AC güç ve güç faktörüZor
P = 35 kWQ1​S1​φ1​QC​

Tek fazlı bir yük, 240 V, 50 Hz bir kaynaktan 0,6 geri güç faktöründe 35 kW çekiyor. Paralel bağlanan bir kondansatör güç faktörünü 0,98 değerine yükseltiyor. Yeni hat akımı Inew değerini bulun.

P = 35 kWpf1 = 0,6pf2 = 0,98V = 240 Vf = 50 Hz
Inew = A
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 400 VIL​ = 100 Acos φ = 0,8geri

Dengeli üç fazlı bir yük, fazlar arası gerilimi 400 V olan bir kaynaktan 100 A hat akımı çekiyor. Güç faktörü 0,8 geri. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 400 VIL = 100 Acos φ = 0,8
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 120 kWφ1​S1​Q2​QC​

Dengeli üç fazlı bir yük, 415 V (fazlar arası), 50 Hz bir kaynaktan 0,75 geri güç faktöründe 120 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,95 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatörler Δ bağlıdır. Her kondansatörün kapasitansı Cph değerini µF cinsinden bulun.

P = 120 kWpf1 = 0,75pf2 = 0,95VL = 415 Vf = 50 Hz
Cph = µF
15.TransformatörlerOrta
6600 V230 VIHV​ = ?ILV​100 kVA

Tek fazlı 100 kVA, 6600/230 V bir transformatör anma yükünde çalışıyor. İdeal kabul edin. Yüksek gerilim sargısındaki akım IHV değerini bulun.

S = 100 kVAV1 = 6600 VV2 = 230 V
IHV = A
16.TransformatörlerZor
25 kVA

Tek fazlı 25 kVA bir transformatörün demir kaybı 150 W, anma yükündeki bakır kaybı 375 W’tır. Verimi hangi yükte Sη,max, kVA cinsinden, en yüksektir?

S = 25 kVAPcore = 150 WPcu,fl = 375 W
Sη,max = kVA

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 1,44 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​ = 4 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​3 ΩAR4​5 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 + 5 = 9 Ω
R2 ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2,25 Ω
Req = R1 + 2,25 = 4 + 2,25 = 6,25 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 9/6,25 = 1,44 A

Cevap

IR1 = 1,44 A
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 8,75 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​ = 5 ΩR3​ = 3 ΩR5​ = 8 Ω+−V1​9 VR2​5 ΩAR4​30 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 = 8 + 12 = 20 Ω
R4 ∥ 20 = 12 Ω
R3 + 12 = 15 Ω
R2 ∥ 15 = 3,75 Ω
Req = R1 + 3,75 = 5 + 3,75 = 8,75 Ω

Cevap

Req = 8,75 Ω
3.Düğüm analizi

Cevap: VB = 6,409 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​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​20 ΩAR4​2 ΩBIs​3 A

Düğümleri belirleyin

Toprak alttaki teldir. Bilinen düğüm gerilimleri doğrudan kaynaklardan gelir (V1 = 15 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/20 + (VA − 15)/15 + (VA − VB)/2 = 0
0,6167·VA − 0,5·VB = 1

B düğümünde KAY

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

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/2 + (VB − VA)/2 = 3
−0,5·VA + VB = 3

Çözün

Δ = (0,6167)(1) − (−0,5)(−0,5) = 0,3667
VA = Δ1/Δ = 2,5/0,3667 = 6,818 V
VB = Δ2/Δ = 2,35/0,3667 = 6,409 V

Cevap

VB = 6,409 V
4.Düğüm analizi

Cevap: VB = 44,26 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.

A düğümünde KAY

Dirençler üzerinden A’dan çıkan akımlar, kaynakların A’ya ittiği akıma eşittir.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
1,04·VA − 0,5·VB = 6

B düğümünde KAY

Bağımlı kaynak B düğümüne g·VA iter. Onu bağımsız bir kaynak gibi ele alın, sonra VA terimini sol tarafa taşıyın.

(VB − VA)/R3 + VB/R4 = 0,4·VA
−0,9·VA + 0,55·VB = 0

Çözün

Δ = (1,04)(0,55) − (−0,5)(−0,9) = 0,122
VA = Δ1/Δ = 3,3/0,122 = 27,05 V
VB = Δ2/Δ = 5,4/0,122 = 44,26 V

Cevap

VB = 44,26 V
5.Thévenin ve Norton

Cevap: Rth = 22,22 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​ = 20 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 = 5·4/(5+4) = 2,222 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,222 + 20 = 22,22 Ω
6.Thévenin ve Norton

Cevap: IN = 1,429 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​ = 20 ΩR3​ = 3 ΩKISA DEVRER2​5 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

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

R1 ∥ R2 = 20·5/(20+5) = 4 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 4 + 3 = 7 Ω
R1​ = 20 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​15 VR2​5 ΩAIs​1 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) = 3 + 1·4 = 7 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 7 + 1·3 = 10 V
IN​1,429 ARth​7 Ωab

Norton eşdeğeri

Norton kaynağı, aynı devrenin R_th ile paralel bir akım kaynağı olarak görünümüdür. Akımı, a–b’deki kısa devre akımıdır.

IN = Vth/Rth = 10/7 = 1,429 A
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W = 49,34 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 = 10/10 = 1 A

Verilen andaki akım

i(t) = 1·(1 − e−25/15) = 0,8111 A

Depolanan enerji

W = ½·L·i² = ½·150·0,8111² = 49,34 mJ

Cevap

W = 49,34 mJ
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: vC = 6,046 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) = 3 V, vC(∞) = Vs = 12 V
τ = R·C = 2,2 kΩ · 220 µF = 484 ms
vC(t) = 12 + (3 − 12)·e−t/τ

Verilen andaki gerilim

vC(200) = 12 + (−9)·e−200/484 = 6,046 V

Cevap

vC = 6,046 V
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: I = 0,04299 A

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·60 = 377 rad/s
XL = ωL = 377·0,02 = 7,54 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(377·4,7·10⁻⁶) = 564,4 Ω

Empedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(40² + (−556,8)²) = 558,3 Ω

Akım

Seri devrenin her elemanından aynı akım geçer.

I = V/|Z| = 24/558,3 = 0,04299 A

Cevap

I = 0,04299 A
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: f0 = 75,87 Hz

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 endüktif ve kapasitif reaktanslar birbirini götürür: ωL = 1/(ωC). Kaynak frekansı önemli değildir.

f0 = 1/(2π√(LC)) = 1/(2π·√(0,2·22·10⁻⁶)) = 75,87 Hz

Cevap

f0 = 75,87 Hz
11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: Q = 9,686 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 = 20·0,4843 = 9,686 kvar

Cevap

Q = 9,686 kvar
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: Inew = 148,8 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 = P·tan φ1 = 35·tan(53,13°) = 46,67 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 35·tan(11,48°) = 7,107 kvar
QC = Q1 − Q2 = 39,56 kvar

Yeni hat akımı

Inew = P/(V·cos φ2) = 35000/(240·0,98) = 148,8 A

Cevap

Inew = 148,8 A
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 55,43 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 = √3·400·100 = 69,28 kVA

Aktif güç

P = S·cos φ = 69,28·0,8 = 55,43 kW

Cevap

P = 55,43 kW
14.Üç fazlı güç

Cevap: Cph = 409 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 = 120·tan(acos 0,75) = 120·0,8819 = 105,8 kvar
Q2 = 120·tan(acos 0,95) = 120·0,3287 = 39,44 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 66,39 kvar

Faz başına kapasitans

Δ grupta her kondansatör iki hat arasına bağlıdır.

V = 415 V, ω = 2π·50 = 314,2 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 22129/(314,2·415²) = 409 µF

Cevap

Cph = 409 µF
15.Transformatörler

Cevap: IHV = 15,15 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 = 100000/6600 = 15,15 A

Cevap

IHV = 15,15 A
16.Transformatörler

Cevap: Sη,max = 15,81 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

x²·375 = 150 → x = √(150/375) = 0,6325

En yüksek verimdeki yük

Sη,max = x·S = 0,6325·25 = 15,81 kVA

Cevap

Sη,max = 15,81 kVA

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