primjeri ispita iz osnova elektrotehnike

download primjeri ispita iz osnova elektrotehnike

of 48

  • date post

    14-Jul-2016
  • Category

    Documents

  • view

    76
  • download

    11

Embed Size (px)

description

osnove elektrotehnike,primjeri ispita,zadaci,

Transcript of primjeri ispita iz osnova elektrotehnike

  • Veleuilite u Karlovcu PISMENI ISPIT Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I01

    List 1 od 2

    Zad. 1: Ploasti kondenzator s kvadratnim ploama prema Sl.1 ispunjen je uljem (r = 2,6). Izraunati do koje razine h se smije gubiti ulje zbog isparavanja i loeg brtvljenja, a da kapacitet kondenzatora ne padne ispod 80% nominalnog kapaciteta kondenzatora s ploama potpuno uronjenim u ulje. Koliki je nominalni kapacitet kondenzatora ?

    Sl. 1:

    Zad. 2: Dva istosmjerna diesel-agregata napajaju u paralelnom radu brodsku mreu nominalnog napona Unom = 110 V. Agregati daju nominalni napon kod punog (100%) optereenja. Podaci agregata su: P1 = 100 kW, Ik1 =2 kA; P2 = 150 kW, Ik2 = 3 kA (Ik1 i Ik2 su struje kratkog spoja agregata). Odrediti maksimalnu snagu kojom mrea moe opteretiti agregate, a da napon mree ne padne ispod 90% nominalnog napona. Da li agregati smiju tako optereeni trajno raditi, ako je dozvoljeno trajno preoptereenje agregata 10%.

    Sl. 2:

    Zad. 3: Eelktromagnetski ventil je preko sklopke prikljuen na istosmjerni napon 110 V. Pri tome se u zavojnici elektromagneta troi 10 W snage. Induktivitet zavojnice je 30 H. Odrediti kolika mora biti minimalna vrijednost otpora R prikljuenog paralelno zavojnici, tako da ventil sigurno zatvara najkasnije 10 ms nakon otvaranja sklopke. Ventil zatvara kada struja kroz elektromagnet padne ispod 50 mA. Skicirati vremenski dijagram napona UAB nakon otvaranja sklopke.

    Sl. 3:

    Zad. 4: Odrediti fazni kut struje I prema struji IZ u mrei prema Sl.4. Skicirati vektorski dijagram svih napona i struja. XL = XC = Z.

    Sl. 4:

    Zad. 5: Trofazna elektroluna pe za taljenje metala, snage 50 kW prema Sl.5 napaja se iz simetrine trofazne mree 220/380 V sa uzemljenim zvjezditem. Izraunati koliki smije biti maksimalni otpor uzemljenja oplate pei, da u sluaju loma ugljene elektrode prikljuene na fazu R, napon U izmeu oplate pei i zemlje ne pree 60 Vef koliko je maksimalno dozvoljeno radi sigurnosti radnika uz pe. Otpor taline je zanemariv prema ekvivalentnom otporu elektrode i elektrinog luka.

    Sl. 5:

  • Veleuilite u Karlovcu RJEENJA Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I01

    List 2 od 2

    Zad. 1: a .500 mm; l .600 mm; c .50 mm;d .5 mm; r 2.6

    0 ..8.854 1012 farad

    m

    0.2

    pad kapaciteta; C/C0 = 1-

    e l a; b .2 a l preklop ploa; S2 = a (b+e+c-h); S1 = a b; C1 = 8 0 rS1/d ; C2 = 8 0 S2/d ; C = C1+C2; S .a ( ).2 a l

    C 0 ....8 0 r a.2 a l

    d

    h . r

    r 1( )a . ( ).2 a l a

    r 1c

    =C 0 7.367 nF

    =h 0.42 m

    Zad. 2: P 1 .100 kW

    P 2 .150 kW

    I k1 .2000 amp

    I k2 .3000 amp

    U nom .110 volt U .0.9 U nom - Napon mree - 10% manji od Unom Unom = E1- P1E1/(Unom Ik1) = E2 - P2 E2/(Unom Ik2)

    E 1U nom

    1P 1

    .U nom I k1

    E 2U nom

    1P 2

    .U nom I k2

    R 1E 1I k1

    R 2E 2I k2

    I 1E 1 U

    R 1

    I 2E 2 U

    R 2

    P 1 .U I 1

    P 2 .U I 2

    P P 1 P 2

    =P 1 100.8 kW

    =P 2 151.2 kW

    =P 252 kW

    Oba agregata su preoptereena 0.8%, to je znatno manje od dozvoljenih 10%. Agregati smiju trajno raditi.

    Zad. 3: U .110 volt

    P .10 watt L .30 henry

    T ..10 10 3 sec

    I is .50 mA

    I 0PU

    rUI 0

    (0+) = (0) = 0 Iis = I0e-T/

    =-T/ln(Iis/I0) =L/(R +r)

    R L

    r

    =R 583.51 ohm

    U AB( )t .i( )t R

    0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.056050403020100

    10

    UAB( )t

    t

    Zad. 4: Z ..1 exp .pi6

    j ohm

    U Z .1 volt

    X C Z

    I ZU ZZ

    I CU Z

    .X C exp .pi

    2j

    I I Z I C

    arg( )I

    = 60 deg

    Budui da je struja kroz bilo koju impedanciju normirana naponom na impedanciji, svejedno je s kojom apsolutnom vrijednosti impedancije, odnosno napona se rauna. Vano je, meutim, zadrati zadani argument impedancije (-pi/6). Apsolutne vrijednosti su normirane na 1.

    Zad. 5: Jed. petlji: SzTzS URIRRIrrr

    =++ )( ; TTS UrRIrIrrr

    =++ )( FF IUR /= - ekvivalentni otpor elektrode i elektrinog luka

    3/2pi=

    jFS eUU

    r; 3/2pi= jFT eUU

    r; UF - fazni napon 220 V.

    FFF IUIUP == 3cos3 ; 1cos = - otporno optereenje

    zz

    zSTTSTSTSz R

    URRR

    RUUUURUUIIIrrrrrrr

    rrr=

    +

    +++=+=

    )2()()(

    PUIF /3= ; PUR F /32

    = ; ))2(/(3 2 UUPUR FFz = Rz = 1,74

  • Veleuilite u Karlovcu PISMENI ISPIT Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I02

    List 1 od 2

    Zad. 1: Dvije metalne kugle radiusa R1 = 10 cm i R2 = 20 cm vise na dvije tanke vodljive niti na visokom vodiu dalekovoda koji je na potencijalu = 110 kV prema zemlji. Priblino (aproksimacijom nabijenih kugli tokastim nabojima) izraunati jakost elektrinog polja u tokama A i B prema Sl. 1.

    Sl. 1:

    Zad. 2: Analizom konstrukcije nekog elektrinog ureaja uspjelo se nacrtati samo dio njegove sheme. Izraunati jakost struje I ako su poznate struje, potencijali i elementi ureaja kao na Sl. 2.

    Sl. 2:

    Zad. 3: Izraunati maksimalnu vrijednost struje i(t) u mrei prema Sl. 3 nakon otvaranja sklopki, te vremensku konstantu pranjenja kondenzatora C1 i C2. Skicirati i(t).

    Sl. 3:

    Zad. 4: Odrediti vremensku zavisnost i2(t) za t>0 u mrei prema Sl. 4. Transformator je idealan.

    Sl. 4:

    Zad. 5: Odrediti frekvenciju izvora, na kojoj e struja i(t) u mrei prema Sl. 5 biti odreena izrazom :

    )(sin1,0)( tti =

    Sl. 5:

  • Veleuilite u Karlovcu RJEENJA Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I02

    List 2 od 2

    Zad. 1: Polumjeri kugli su maleni prema meusobnoj udaljenosti kugli, te prema udaljenosti kugli od vodia dalekovoda i od zemlje. Kugle se priblino mogu tretirati kao usamljene kugle. Kapaciteti kugli su:

    202101 4;4 RCRC == pipi ; naboji na kuglama su: == 2211 ; CQCQ Polje u tokama A, odnosno B je superpozicija polja od naboja Q1 i od naboja Q2 :

    ( ) ( )

    ( ) ( ) mV

    RdR

    RRdQ

    RQEEEE

    m

    VRd

    RRRd

    QR

    QEEEE

    BBBB

    AAAA

    =

    =

    =+=

    =

    =

    =+=

    42

    2

    1

    2220

    1220

    2"'

    52

    1

    2

    12

    10

    2210

    1"'

    10324.5144

    100725,1144

    pipi

    pipi

    Zad. 2: 00;005

    43231 ===+= RIIIIIIII BBA

    mAImAmAmAmAR

    IIIIII kVB

    RB 1301301001020 1

    20

    541243

    5==++=++=++=

    Zad. 3: Nabijeni kondenzator se nadomjeta serijskim spojem naponskog izvora i praznog kondenzatora:

    R

    UUIeIti CC

    t )0()0(;)( 21 +==

    msRCCCC

    =

    +

    = 33,521

    21 ;

    I = 0,12 A

    0 0.01 0.020

    0.05

    0.1

    0.15

    i( )t

    t

    Zad. 4: Neposredno nakon zatvaranja sklopke poinje prelazni proces s promjenljivim naponima i strujama. Idealni transformator preslikava impedanciju prikljuenu na sekundaru u ekvivalentnu impedanciju na primaru tako dugo dok je promjenljiva struja u primaru dovoljna da odrava promjenljivi magnetski u transformatoru. koji podrava transformatorsko djelovanje:

    sCRkkRNReq ===

    =

    = 441

    50010001

    2 122

    1

    s

    t

    RU

    emAtimAIeq

    === 450)(501 ; negativni predznak zbog poloaja "tokica" na transformatoru !!!

    Zad. 5: Struja i(t) je odreena omjerom napona izvora i impedancije sastavljene od serijskog spoja C1, L2 i R3. Ostali elementi ne utjeu na struju. Da bi struja bila zadanog oblika (obratiti panju da nema faznog pomaka - i struja i napon su oblika [konstantasin(t)]), mora impedancija kroz koju tee struja biti u rezonanciji:

    16

    12

    212

    2

    12 10

    11112

    =

    ==

    == sCL

    CLC

    LXX CL

  • Veleuilite u Karlovcu PISMENI ISPIT Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I03

    List 1 od 2

    Zad. 1: Izraunati kapacitet izmeu prikljunica A i B u konfiguraciji prema Sl. 1. Sva ploe su metalne, povrine S = 250 cm2, meusobno razamaknute za d = 2,2 mm. Izmeu ploa je zrak.

    Sl. 1:

    Zad. 2: Napon na prikljunicama dobro napunjene, neoptereene akumulatorske baterije iznosi E = 26,4 V. Kada se baterija optereti potroaem nominalne snage PN = 2 kW pri nominalnom naponu UN = 24 V, napon na prikljunicama baterije padne na U = 19,8 V. Izraunati unutranji otpor baterije.

    Sl. 2:

    Zad. 3: Dvije metalne inje, meusobno izolirane poloene su paralelno na razmaku d = 10 cm u duini od L = 100 m. Kroz inje se napaja potroa koji izvor optereuje strujom I = 2 kA. Izraunati elektromagnetsku silu meu injama i odrediti smjer sile.

    Sl. 3:

    Zad. 4: Izraunati fazni pomak struje I u mrei prema Sl. 4. Nacrtati vektorski dijagram.

    Sl. 4:

    Zad. 5: Na simetrinu trofaznu mreu linijskog napona 380 V spojeno je prema Sl. 5 est jednakih otpornih potroaa otpora R1=R2=R3=R4=R5=R6=R. Izraunati napon izmeu toaka A i B. Nacrtati vektorski dijagram.

    Sl. 5:

  • Veleuilite u Karlovcu RJEENJA Datum: 2014-01-12 Studij strojarstva ST106 Osnove elektrotehnike File: ST106I03

    List 2 od 2

    Zad. 1: Treba uoiti da ploa 4 ini kondenzator i sa ploom 3 i sa ploom 5. Ploe 2 i 3, te 5 i 6 ne ine kondenzatore jer su na istom potencijalu. Dakle, ukupno su 4 kondenzatora spojena paralelno (vidi sliku).

    pFd

    SC 402102,2

    1025010854,844 3412

    0=

    =

    =

    Zad. 2:

    ===+

    =

    =

    ==

    096,08,19

    288,0)8,194,26(