Name : ID : Signature : 00322 ELECTRICAL MACHINES-II Midterm Exam 20.04.2017 S.1) S.2) S.3) S.4) A shunt DC motor is rated 7.5kW, 250 V and is connected to 230V source. The armature resistance is Ra 0.2, the shunt field resistance is Rf 125, and total rotation losses are 380W. The motor is driving a load, and it draws an armature current of 30 A while running at a speed of 1700 rpm. Calculate a) The generated voltage b) The load torque c) The efficiency of the motor An automatic starter circuit is to be designed for a shunt motor rated at 5 kw, 125V, and full-load armature current of 40 A. The armature resistance of the motor is Ra 0.125. The motor is to start with no more than twice the rated armature current and as soon as the current falls to rated value a starting resistor stage is to be cut out. a) How many stages of starting resistance are needed, and how big should each one be? b) At what voltage should each stage of the starting resistance be cut out? A three-phase, 2400-V, 60-Hz, Y-connected, six-pole synchronous generator is connected to infinite bus. The stator has a synchronous reactance of 10 Ω per-phase and negligible resistance. The generator is delivering 500 kw at a power angle of 30 0. Determine the following a) Input torque to the generator. b) The excitation voltage. c) Armature current and power factor. d) The reactive power delivered by generator. A 3ϕ, 5 kva, 208 V, four-pole, 60 Hz, star-connected synchronous generator has negligible stator winding resistance and a synchronous reactance of 8 Ω per phase at rated terminal voltage. The generator is operated in parallel with a 3ϕ, 208 V, 60 Hz power supply. a) Determine the excitation voltage and the power angle when the machine is delivering rated kva at 0.8 PF lagging. b) If the field excitation current is now increased by 25% without changing the prime mover power, find the stator current, power factor, and reactive kvar supplied by the generator. c) With the field current as in (a) the prime mover power is slowly increased. What is the steady-state (or static) stability limit? What are the corresponding values of the stator current, power factor, and reactive power at this maximum power transfer condition? S.5) A 7.5 kw, 230-V series DC motor has a line current of 37 A and rated speed of 1200 rpm. The armature and series field resistances are 0.4 Ω and 0.2 Ω, respectively. Calculate the following a) Speed at a line current of 20 A. b) No-load speed when the line current is 1 A. c) If the rotation losses are constant, determine the load torque at 20 A. Good luck. Prof. Dr. Müslüm Arkan
Adı Soyadı: No : İmza : 00322 ELEKTRİK MAKİNALARI-II Vize Sınavı 20.04.2017 S.1) 7.5 kw, 250 V şönt DC motor 230V kaynağa bağlıdır. Armatür direnci Ra 0.2, uyarma sargı direnci Rf 125 ve toplam dönme kayıpları 380W tır. Motor bir yükü 1700 rpm de sürerken çektiği armatür akımı 30 A dır. a) İndüklenen gerilimi bulunuz. b) Yük momentini hesaplayınız. c) Motorun verimini bulunuz. S.2) S.3) S.4) Otomatik bir yol verme devresi nominal değerleri 5kW, 125 V ve armatür akımı 40 A olan bir şönt motor için tasarlanacaktır. Motorun armatür direnci Ra 0.125 dur. Motor kendi nominal armatür akımının iki katını aşmadan yol alacaktır ve armatür akımı nominal değerine düşer düşmez bir yol verme kademesi devre dışı olacaktır. a) Kaç kademeli bir yol verme direnci gereklidir ve her biri ne kadar büyüklükte olmalıdır? b) Yol verme direncinin her bir aşamasının devre dışı kaldığı indüklenen gerilim değerlerini bulunuz. Üç-faz, 2400 V (hat gerilimi), 60 Hz, yıldız bağlı, 6-kutuplu, senkron jeneratör sonsuz baraya bağlıdır. Stator faz başına 10 Ω luk senkron reaktansına sahiptir ve armatür direnci ihmal edilmiştir. Jeneratörün 500 kw tı 30 0 güç açısında sağlamaktadır. a) Jeneratöre uygulanan momenti bulunuz. b) İndüklenen gerilimi hesaplayınız. c) Armatür akımını ve güç faktörünü bulunuz. d) Jeneratör tarafından sağlanan reaktif gücü hesaplayınız. 3-faz, 5 kva, 208 V, dört-kutup, 60 Hz, yıldız bağlı senkron jeneratörün faz başına senkron reaktansı 8Ω ve stator direnci ihmal edilmiştir. Jeneratör 3-faz, 208 V, 60 Hz güç kaynağına paralel bağlanmıştır. a) Jeneratör nominal kva ı 0.8 geri güç faktöründe sağlarken indüklenen gerilimi ve güç açısını bulunuz. b) Birincil sürücünün gücü değiştirilmeden alan akımı %25 artırıldığında stator akımını, güç faktörünü ve jeneratör tarafından sağlanan reaktif kvar gücünü hesaplayınız. c) Alan akımı (a) daki değerindeyken birincil sürücünün gücü yavaş yavaş artırılmaktadır. Kalıcı durum (Statik) limit nedir? Bu maksimum güç durumu için stator akımını, güç faktörünü ve reaktif gücü bulunuz. S.5) 7.5 kw, 230V seri DC motorun nominal akımı 37 A ve hızı 1200 rpm dır. Armatür direnci 0.4 Ω ve seri alan direnci 0.2 Ω dur. a) Akım 20 A iken hızı bulunuz. b) Yüksüz durumda akım 1A iken hızı hesaplayınız. c) Dönme kayıpları sabit ise, 20 A de yük momenti ne kadardır? Sınav Süresi: 90 dakikadır. Başarılar Prof. Dr. Müslüm Arkan