1) 48 kVA 4800V/240V 50 Hz transformatör için yapılan test

İ.Ü. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH.
ELEKTRİK MAKİNALARI LAB. FİNAL SORU ÇÖZÜMLERİ
(23-12-2015)
1) 48 kVA 4800V/240V 50 Hz transformatör için yapılan test sonuçları aşağıda verilmiştir.
AÇIK DEVRE TESTİ (Ölçüm A.G. tarafından)
240 V 2A 120 W
KISA DEVRE TESTİ (Ölçüm Y.G. tarafından)
150 V 10A 600 W
a) Buna göre Y.G. tarafından görülen eşdeğer devreyi çizerek parametreleri test sonuçlarına göre
hesaplayınız. (25p)
b) Elektriğin 1 kWh tutarı 30 kuruş olduğuna göre bu transformatörün şebekeye bağlı halde ve
boşta çalıştırılması durumunda 1 yıllık maliyeti kaç TL olur? (5p)
A.G. tarafından yapılan AÇIK DEVRE TESTİ (Demir kaybı parametreleri):
cos = P / S = P / (V*IO) = 120 / (240*2) = 1/4
V=240 V
W 
IO = 2A
IR
IL = IO*sin  2*√15/4 = 1.936 A
IR = IO*cos  2*(1/4) = 0.5 A
P
IL
sin √1 − 𝑐𝑜𝑠 2 (Φ)√15/4
S

P=120 W
XL = wL = V / IL  L = V / (IL*w) = V / (IL*2**f) = 0.3945 H
R = V / IR = 240 / 0.5 = 480 
Bu değerler A.G. tarafından bakıldığında geçerlidir. Y.G. tarafından görülen değerler için
N=N1/N2 oranını bulmamız gerekir. Nominal değerlere göre Y.G. 4.8 kV ve A.G. 240 V
olduğuna göre N=4800/240 = 20 olur. Y.G. tarafından görülen değerler için bulunan
değerler N2 ile ölçeklendirilmelidir. Direnç ve bobin değerleri bu değer ile çarpılırken,
kondansatör değeri bu değere bölünür. (Sistemde kondansatör olmamasına rağmen ek
bilgi olarak verilmiştir.) 
Y.G. tarafından görülen demir kayıp parametreleri: LP = N2*L= (20)2*(0.3945) = 158 H
RP= N2*R = (20)2*(480) = 192 k
Y.G. tarafından yapılan KISA DEVRE TESTİ (Bakır kaybı parametreleri):
V=150 V
P = Ik2*R  R = P/Ik2 = 600 / (100) = 6 
Ik = 10 A
Zk=V / Ik= 15 
P = 600 W
Zk2 = R2 + XL2  XL2=Zk2 - R2 = 189 
XL = wL= 13.75   L = 13.75/(250) = 43.76 mH
Veriler Y.G. tarafından alındığından herhangi bir ölçeklemeye gerek yoktur. Rk=6 , Lk=43.76 mH
Y.G tarafından görülen tüm devre;
İ.Ü. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH.
ELEKTRİK MAKİNALARI LAB. FİNAL SORU ÇÖZÜMLERİ
(23-12-2015)
b) Transformatör yüksüz çalıştığında kayıplar demir kayıplarından meydana gelir. A.G. tarafından yapılan
açık devre testinde harcanan güç 120W olduğuna göre Y.G. tarafından da yaklaşık 120W çekileceği
varsayımı ile 120W*24h = 2.88 kWh (1 günde harcanan enerji)
Bir yılda harcanan enerji ise 365*(2.88 kWh) = 1051.2 kWh
Bir yıllık enerji maliyeti ise (1051.2 kWh) * (30 kuruş) = 31536 kuruş = 315.36 TL olur.
2) 230 V ile beslenen DC şönt motor bir yükü 1200 d/d ile döndürmektedir. Motorun armatür sargı
direnci 0.2 ohm, alan sargı direnci 120 ohm ve dönüş sırasındaki armatür akımı 200 A olduğuna
göre;
a)
b)
c)
d)
e)
Bağlantı şemasını çiziniz ve armatürde indüklenen ters-EMK gerilimini hesaplayınız.(15p)
Rotorun ürettiği güç ne kadardır? (10p)
Dönüşten kaynaklanan kayıp güç 500 W ise yüke aktarılan güç ne kadardır? (5p)
Yüke uygulanan tork kaç Nm’dir? (5p)
Bu motorun boşta çalışma devrinin hangi değerde olacağı söylenebilir? (5p)
U=230 V
EA=U - IA*RA = 230 – (200)*(0.2) = 190 V
RF= 120 
Protor= EA.IA= (190)*(200) = 38 kW
RA= 0.2 
Pload=Protor – Ploss = 37.5 kW
IA = 200 A
=2.(1200d/d) /60 = 40rad/s
Devir=1200 d/d
Pload = T.  T = Pload /  = 37500 / 40298.4 Nm
3) Aşağıda bir kompresöre ait 3-faz asenkron motorun üzerinde bulunan sabit sargı çıkışları ve 3-faz
kaynak gösterilmiştir.
a) Motorun nominal gücü 1 kW, çift kutup sayısı 2 olduğuna göre motorun 50 Hz 3-faz şebekeye
bağlanması halinde ulaşabileceği maksimum devri hesaplayınız. (5p)
b) Motoru delta (üçgen) şekilde 3-faz hattına nasıl bağlanacağını sargı uçları üzerinden gösteriniz.
(Bu şıkkı bu kağıt üzerindeki şekil üzerinden çözünüz!) (10p)
c) Kompresör ilk çalışma anında aşırı gerilim düşümüne neden oluyorsa, nasıl bir çözüm
önerirsiniz? Bu çözümün moment ve devir üzerindeki etkisi ne olur? (5p)
İ.Ü. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH.
ELEKTRİK MAKİNALARI LAB. FİNAL SORU ÇÖZÜMLERİ
(23-12-2015)
a) f=50 Hz: Maksimum devir
p =2 N=60*f / p = 1500 d/d
b) Motorun Üçgen bağlanması;
c) Motor aşırı akım çekiyorsa kalkış anında Yıldız-Üçgen çevirici
bir sistem ile yol verilebilir. Bu şekilde kalkış akımı nominal akımın
%30’una düşer. Kalkış torku da normale göre %25-%30’u arasındadır.
Motorların faz gerilimi azaldığından Y bağlantıda devir de düşer.
Motorun Y bağlantısı ise aşağıdaki şekilde olur.
(Farklı şekilde bağlantılar da mümkündür)
4) Bir binanın elektrik sistemi, sekonderi yıldız (WYE) bağlı 3-faz transformatörden beslenmektedir.
Transformatör çıkışındaki 1. faz 80 adet 300W masaüstü bilgisayarı, 2. faz 100 adet 10W enerji
tasarruflu ampulü, 3.faz ise 10 adet 1000 W ısıtıcıyı beslemektedir. Faz akımlarına ait THD
ölçümleri küçükten büyüğe %1, %14 ve %40 olduğuna göre;
a) Hangi THD değerinin hangi faz akımına ait olabileceğini belirleyiniz. (10p)
b) Transformatörün ortak noktası Nötr iletkene bağlı olduğuna göre ortak nokta ile Nötr hattı
arasındaki akımın frekans spektrumu nasıl görünecektir. Hattın denge durumunu da göz önüne
alarak yaklaşık olarak çiziniz. (10p)
a) 1.fazda masaüstü bilgisayarların içerisinde bulunan SMPS güç kaynakları ve 2. Fazdaki enerji
tasarruflu ampuller harmonik yaratan kaynaklardır. 3.fazda bulunan ısıtıcılar rezistif ve doğrusal
yükler olduğundan akımda harmonik yaratmazlar, ölçülen harmonik gerilimdeki mevcut
harmoniklerden kaynaklanır. 1. Fazdaki 80 adet masaüstü PC toplam 24 kW, 2. Fazdaki ampuller
1 kW aktif güç harcadığından akım harmonikleri de bunlarla orantılı olarak fazla olacaktır. Bu
nedenle THD’ler; 1.faz: %40; 2.faz: %14 ve 3.faz:%1 olacaktır. (Bu soruda 3.faz için %1
diyenler tam puan almıştır.)
b) Çekilen güçler dikkate alındığında hat dengesiz yüklendiğinden ve nötr hattında 3.harmoniğin
dominantlığı nedeniyle nötr iletken akımının frekans spektrumunda 50 Hz ve 150 Hz’de işaretler
görülür.
Dr.Koray GÜRKAN