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 ΩIR1​R3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​4 ΩAR4​8 ΩB

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 6 VR1 = 20 ΩR2 = 4 ΩR3 = 20 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = A
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 20 ΩIR1​R3​ = 4 ΩR5​ = 25 Ω+−V1​5 VR2​20 ΩAR4​10 ΩBR6​3 Ω

Kaynağın verdiği ve R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 5 VR1 = 20 ΩR2 = 20 ΩR3 = 4 ΩR4 = 10 ΩR5 = 25 ΩR6 = 3 Ω
IR1 = A
3.Düğüm analiziOrta
−+Vs​ = 10 VIs​1,5 AAR1​6 ΩR2​12 ΩB

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

Is = 1,5 AVs = 10 VR1 = 6 ΩR2 = 12 Ω
VB = V
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 12 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​6 VR2​8 ΩAR4​12 ΩBIs​?

Akım kaynağı, A’daki düğüm gerilimi VA = 7,5 V olana kadar ayarlanıyor. Düğüm analizi kullanarak kaynak akımı Is değerini (yönü şekildeki gibi) bulun.

V1 = 6 VR1 = 12 ΩR2 = 8 ΩR3 = 10 ΩR4 = 12 ΩVA = 7,5 V
Is = A
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 4 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​12 VR2​15 ΩAab

a–b uçlarından görülen Thévenin direnci Rth değerini bulun.

V1 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 15 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 4 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​15 VR2​30 ΩAIs​3 ABRL​15 ΩIL​

a–b arasına RL = 15 Ω yük bağlanmıştır. Thévenin eşdeğerini kullanarak yüke aktarılan PL gücünü bulun.

V1 = 15 VIs = 3 AR1 = 4 ΩR2 = 30 ΩR3 = 30 ΩRL = 15 Ω
PL = W
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​12 Vt = 0R = 5 ΩL220 mHi(t)

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

Vs = 12 VR = 5 ΩL = 220 mH
W(∞) = mJ
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​6 Vt = 0R = 4,7 kΩC100 µF+−vC​vC​(0) = 4 V

Anahtar t = 0’da kapanmadan hemen önce kondansatörde gösterilen polaritede 4 V vardır. vC değerinin 5,2 V’a ulaşması ne kadar sürer? t değerini bulun.

Vs = 6 VR = 4,7 kΩC = 100 µFvC(0) = 4 V
t = ms
9.AC empedans ve fazörlerOrta
50 V100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 4,7 µFI

Seri bir RLC devresi 50 V (rms), 100 Hz bir kaynağa bağlı. Kaynaktan çekilen aktif güç P değerini bulun.

V = 50 V (rms)f = 100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 4,7 µF
P = W
10.AC empedans ve fazörlerZor
10 V60 HzR = 30 ΩL = 100 mHC = 10 µF+−VC​

Seri bir RLC devresi 10 V (rms), 60 Hz bir kaynağa bağlı. Kondansatör üzerindeki rms gerilim VC değerini bulun.

V = 10 V (rms)f = 60 HzR = 30 ΩL = 100 mHC = 10 µF
VC = V
11.AC güç ve güç faktörüOrta
240 VR + jXP = 576 W4 A

Endüktif bir yük, 240 V (rms)’lik tek fazlı bir kaynaktan 4 A ve 576 W çekiyor. Onu bir X reaktansına seri bağlı bir R direnci olarak modelleyin. X değerini bulun.

V = 240 VI = 4 AP = 576 W
X = Ω
12.AC güç ve güç faktörüZor
P = 5 kWQ1​S1​φ1​QC​

Tek fazlı bir yük, 230 V, 50 Hz bir kaynaktan 0,8 geri güç faktöründe 5 kW çekiyor. Paralel bağlanan bir kondansatör güç faktörünü 0,95 değerine yükseltiyor. Gereken kapasitans C değerini bulun.

P = 5 kWpf1 = 0,8pf2 = 0,95V = 230 Vf = 50 Hz
C = µF
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 480 VZ = 12 + j5 Ωfaz başına

Faz başına empedansı 12 + j5 Ω olan dengeli Δ bağlı bir yük, fazlar arası gerilimi 480 V olan dengeli üç fazlı bir kaynağa bağlanmıştır. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 480 VZ = 12 + j5 Ω faz başına
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 250 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Dengeli üç fazlı bir yük, 415 V (fazlar arası), 60 Hz bir kaynaktan 0,8 geri güç faktöründe 250 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,92 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatör grubunun sağlaması gereken toplam reaktif güç QC değerini kvar cinsinden bulun.

P = 250 kWpf1 = 0,8pf2 = 0,92VL = 415 Vf = 60 Hz
QC = kvar
15.TransformatörlerOrta
5 Ω41

Sarım oranı N₁:N₂ = 4:1 olan ideal bir transformatörün sekonder sargısının uçlarına 5 Ω’luk bir direnç bağlanmıştır. Primer sargıdan bakıldığında görülen direnç R1′ değerini bulun.

N1:N2 = 4:1RL = 5 Ω
R1′ = Ω
16.TransformatörlerZor
pf 0,9550 kVA, η = 98,5%

Tek fazlı 50 kVA bir transformatörün demir kaybı 150 W’tır. Anma yükünde ve 0,95 geri güç faktöründe verimi %98,5’dir. Tam yükteki bakır kaybı Pcu,fl değerini watt cinsinden bulun.

S = 50 kVAPcore = 150 Wpf = 0,95η = 98,5%
Pcu,fl = W

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 0,2553 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​ = 20 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​4 ΩAR4​8 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 = 20 + 8 = 28 Ω
R2 ∥ 28 = 4·28/(4+28) = 3,5 Ω
Req = R1 + 3,5 = 20 + 3,5 = 23,5 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 6/23,5 = 0,2553 A

Cevap

IR1 = 0,2553 A
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR1 = 0,1835 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​ = 20 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 25 Ω+−V1​5 VR2​20 ΩAR4​10 ΩBR6​3 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 + 3 = 28 Ω
R4 ∥ 28 = 7,368 Ω
R3 + 7,368 = 11,37 Ω
R2 ∥ 11,37 = 7,248 Ω
Req = R1 + 7,248 = 20 + 7,248 = 27,25 Ω

Kaynaktan çekilen akım

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

IR1 = V1/Req = 5/27,25 = 0,1835 A

Cevap

IR1 = 0,1835 A
3.Düğüm analizi

Cevap: VB = 12,67 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 + Vs = VA + 10
VA/R1 + VB/R2 = Is

Çözün

VA/6 + (VA + 10)/12 = 1,5
VA = (1,5 − 10/12)/(1/6 + 1/12) = 2,667 V
VB = 2,667 + 10 = 12,67 V

Cevap

VB = 12,67 V
4.Düğüm analizi

Cevap: Is = 2,573 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
(7,5 − 6)/12 + 7,5/8 = (VB − 7,5)/10
1,063 = (VB − 7,5)/10 → VB = 18,13 V

B düğümünde KAY

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

Is = (VB − VA)/R3 + VB/R4 = (18,13 − 7,5)/10 + 18,13/12 = 2,573 A

Cevap

Is = 2,573 A
5.Thévenin ve Norton

Cevap: Rth = 23,16 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​ = 4 ΩR3​ = 20 ΩKISA DEVRER2​15 ΩAabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

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

R1 ∥ R2 = 4·15/(4+15) = 3,158 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,158 + 20 = 23,16 Ω
6.Thévenin ve Norton

Cevap: PL = 48,6 W

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​ = 4 ΩR3​ = 30 ΩKISA DEVRER2​30 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

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

R1 ∥ R2 = 4·30/(4+30) = 3,529 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,529 + 30 = 33,53 Ω
R1​ = 4 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​15 VR2​30 ΩAIs​3 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) = 13,24 + (−3)·3,529 = 2,647 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 2,647 + (−3)·30 = −87,35 V
Rth​ = 33,53 Ω−+Vth​87,35 VRL​15 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) = −87,35/(33,53 + 15) = −1,8 A
PL = IL²·RL = −1,8²·15 = 48,6 W
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W(∞) = 633,6 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 = 220 mH / 5 Ω = 44 ms
i(∞) = Vs/R = 12/5 = 2,4 A

Depolanan enerji

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·220·2,4² = 633,6 mJ

Cevap

W(∞) = 633,6 mJ
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: t = 430,7 ms

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) = 4 V, vC(∞) = Vs = 6 V
τ = R·C = 4,7 kΩ · 100 µF = 470 ms
vC(t) = 6 + (4 − 6)·e−t/τ

Zaman için çözün

5,2 = 6 + (−2)·e−t/τ → e−t/τ = (5,2 − 6)/(4 − 6) = 0,4
t = τ·ln((4 − 6)/(5,2 − 6)) = 470·ln(2,5) = 430,7 ms

Cevap

t = 430,7 ms
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: P = 1,359 W

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

XL = 125,7 Ω, XC = 338,6 Ω

Empedans

|Z| = √(25² + (−213)²) = 214,4 Ω

Aktif güç

Bobinler ve kondansatörler yalnızca enerji depolar ve geri verir; aktif gücün tamamını direnç harcar.

I = 50/214,4 = 0,2332 A
P = I²·R = 0,2332²·25 = 1,359 W

Cevap

P = 1,359 W
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: VC = 11,56 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·60 = 377 rad/s
XL = ωL = 377·0,1 = 37,7 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(377·10·10⁻⁶) = 265,3 Ω

Empedans

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

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(30² + (−227,6)²) = 229,5 Ω

Akım

Seri devrenin her elemanından aynı akım geçer.

I = V/|Z| = 10/229,5 = 0,04357 A

Kondansatör gerilimi

VC = I·XC = 0,04357·265,3 = 11,56 V

Cevap

VC = 11,56 V
11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: X = 48 Ω

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.

Aktif güçten direnç

R = P/I² = 576/4² = 36 Ω

Empedanstan reaktans

|Z| = V/I = 240/4 = 60 Ω
X = √(|Z|² − R²) = √(60² − 36²) = 48 Ω

Cevap

X = 48 Ω
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: C = 126,8 µF

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(36,87°) = 3,75 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 5·tan(18,19°) = 1,643 kvar
QC = Q1 − Q2 = 2,107 kvar

Kapasitans

Kaynağa bağlı bir kondansatör Q = V²·ωC sağlar.

C = QC/(2πf·V²) = 2107/(2π·50·230²) = 126,8 µF

Cevap

C = 126,8 µF
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 49,08 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.

Faz gerilimi

Vph = VL = 480 V

Faz akımı

|Z| = √(12² + 5²) = 13 Ω
Iph = 480/13 = 36,92 A

Toplam aktif güç

Her empedansın yalnızca dirençli kısmı aktif güç harcar.

P = 3·Iph²·R = 3·36,92²·12 = 49,08 kW

Cevap

P = 49,08 kW

Kontrol: cos φ = R/|Z| = 0,9231 ve √3·VL·IL·cos φ aynı gücü verir.

14.Üç fazlı güç

Cevap: QC = 81 kvar

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 = 250·tan(acos 0,8) = 250·0,75 = 187,5 kvar
Q2 = 250·tan(acos 0,92) = 250·0,426 = 106,5 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 81 kvar

Cevap

QC = 81 kvar
15.Transformatörler

Cevap: R1′ = 80 Ω

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.

Aktarılmış direnç

Gerilim a kat artar, akım a kat azalır; bu yüzden V/I oranı a² kat artar.

R1′ = a²·RL = 4²·5 = 80 Ω

Cevap

R1′ = 80 Ω
16.Transformatörler

Cevap: Pcu,fl = 573,4 W

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.

Çıkış ve giriş gücü

Pout = 50·0,95 = 47,5 kW
Pin = 47500/0,985 = 48223 W

Toplam ve bakır kayıpları

Ploss = 48223 − 47500 = 723,4 W
Pcu,fl = 723,4 − 150 = 573,4 W

Cevap

Pcu,fl = 573,4 W

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