Güç Elektroniği ve Sürücüler: alıştırma soruları ve sınav soruları

Anahtarlamalı dönüştürücüler ve elektrik sürücüleri: dalgalanmaları ve iletim kipleriyle alçaltıcı, yükseltici ve alçaltıcı-yükseltici dönüştürücüler, DC motorlar ve hız denetimleri ile bunları besleyen AC güç.

Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.

Hızlı tekrar paketi (PDF)Formül kâğıtları, yöntem adımları ve tam çözümlü alıştırma soruları, yazdırmaya hazır.

Bu dersteki konular

  1. DC–DC dönüştürücülerideal dönüştürme oranları · bobin dalgalanması ve akımları · çıkış dalgalanması ve CCM sınırıhesaplamalar
  2. DC motorlarzıt EMK, akım ve tork · hız–tork ve verim · yol alma ve hız denetimihesaplamalar
  3. AC güç ve güç faktörübir yükün P ve Q’su · hat akımı · güç faktörü düzeltmehesaplamalar
  4. Üç fazlı güçdengeli Y ve Δ gerilim ve akımları · üç fazlı güç · güç faktörü düzeltmehesaplamalar

Güç Elektroniği ve Sürücüler için sınav ipuçları

  • Bobinde volt-saniye dengesini kullanın: bir periyot boyunca ortalama bobin gerilimi sıfırdır.
  • Birimleri düzgün tutun: µH, µF ve kHz; H, F ve Hz olmalıdır.
  • Bir motorda, E = k·ω veya P = T·ω kullanmadan önce rpm’i rad/s’ye çevirin.

Çözümlü örnekler

DC–DC dönüştürücülerKolay
+−12 VD = ?LCR−+48 V

İdeal bir eviren alçaltıcı-yükseltici dönüştürücü, sürekli iletimde 12 V’tan −48 V üretmelidir. Görev oranını (D) bulun.

Vin​ = 12 VVo​ = −48 V

İstenen: D

İpuçlarını göster
  1. İdeal dönüştürme oranından başlayın: |Vo| = Vin·D/(1 − D).
  2. D için çözün.
  3. D = |Vo|/(Vin + |Vo|).
Cevabı ve adım adım çözümü göster

DC–DC dönüştürücüler: bir S anahtarı, her T = 1/f periyodunun D kesri boyunca iletimdedir. Kalıcı durumda ortalama bobin gerilimi sıfırdır (volt-saniye dengesi); bu, sürekli iletimde ideal dönüştürme oranlarını verir: alçaltıcı (buck) Vo = D·Vin, yükseltici (boost) Vo = Vin/(1 − D), eviren alçaltıcı-yükseltici (buck-boost) |Vo| = Vin·D/(1 − D). İdeal bir dönüştürücü gücü korur: Vin·Iin = Vo·Io. S iletimdeyken bobin akımı ΔIL = VL·D·T/L kadar artar; burada VL, alçaltıcıda Vin − Vo, yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Vin’dir. Çıkış dalgalanması alçaltıcıda ΔVo = ΔIL/(8fC), yükselticide ve alçaltıcı-yükselticide Io·D/(fC)’dir. Ortalama bobin akımı ΔIL/2’ye eşit olduğunda bobin akımı sıfıra tam değiyor (CCM sınırı).

Dönüştürme oranı

|Vo| = Vin·D/(1 − D)

D için çözün

D = |Vo|/(Vin + |Vo|) = 0,8

Cevap

D = 0,8
DC motorlarOrta
T (N·m)n (rpm)20 N·mn0​n = ?

Bir DC motor (k = 0,8 N·m/A, Ra = 0,4 Ω) 110 V ile çalışıyor ve 20 N·m’lik bir yük torkunu sürüyor. Hızını (n) rpm cinsinden bulun.

V = 110 Vk = 0,8 N·m/ARa = 0,4 ΩT = 20 N·m

İstenen: n (rpm)

İpuçlarını göster
  1. Tork akımı belirler: Ia = T/k.
  2. Ia = 20/0,8 = 25 A.
  3. ω = (V − IaRa)/k.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

DC motor: endüvi, zıt EMK E ile seri bir Ra direncidir; dolayısıyla V = E + Ia·Ra. Zıt EMK hızla birlikte artar, E = k·ω; tork ise akımla artar, T = k·Ia. SI birimlerinde her ikisinde de aynı k motor sabiti (V·s/rad = N·m/A) kullanılır. Hızları ω = 2π·n/60 ile dönüştürün. Geliştirilen güç E·Ia = T·ω’dır; giriş gücü V·Ia’dir ve aradaki farkı Ia²Ra bakır kaybı ile dönme kayıpları oluşturur. Hız, torkla doğrusal olarak düşer: ω = V/k − Ra·T/k²; yüksüz hız V/k’dan başlayıp k·V/Ra durma torkunda sıfıra iner. Duruşta E = 0’dır; bu yüzden bir direnç sınırlamadıkça yol alma akımı V/Ra büyüktür.

Endüvi akımı

Ia = T/k = 20/0,8 = 25 A

Zıt EMK ve hız

E = 110 − 25·0,4 = 100 V
ω = E/k = 125 rad/s → n = 1194 rpm

Cevap

n = 1194 rpm

Çalışma nasıl işler

  • “Bu dersi çalış”, gerçek bir sınavdaki gibi tüm konulardan karışık sorular getirir.
  • Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz.
  • Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
  • Deneme sınavları süreli ve ipuçsuzdur; sonunda puanınızı ve tam bir değerlendirmeyi görürsünüz.

Bu dersin hesaplayıcıları

Güç faktörü düzeltme hesaplayıcıÜç fazlı güç hesaplayıcıGerilim düşümü hesaplayıcı

İlgili dersler

Güç Sistemleri ve Elektrik MakineleriDevre Analizi 2: AC devreleriElektrik Mühendisliğinin TemelleriFE Electrical and Computer sınav hazırlığıElektronik 1Mekatronik SistemlerDevre Analizi 1Kontrol Mühendisliği 1
Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.