SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİNAL SORULARI

(1)

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİNAL SORULARI

- 2007 YILI FİNAL SORULARI - 2009 YILI FİNAL SORULARI - 2010 YILI FİNAL SORULARI - 2011 YILI FİNAL SORULARI

- 2012 YILI FİNAL SORULARI (MAZERET)

(2)

SA.Ü. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK MAKİNALARI I

FİNAL SINAVI SÜRE 80 DAKİKADIR 1)<5p> Faraday yasası nedir? Neyi ifade eder?

2) <5p> Sağ el tirbüşon kaidesini belirtiniz.

3) <10p> Bağlama gurubu Yy6 olan bir transformatörün bağlantı şeklini uçları da belirterek gösterininiz.

4.a)<10p> Transformatör L eşdeğer devre parametrelerini hesaplamak için yapılan boşta ve kısa devre deneylerinden ölçülen ve hesaplanan parametreleri aşağıda verilen tabloda uygun sütuna isimleri ile yazınız.

(Not: Ölçümler primer taraftan yapılmıştır ve primere indirgenmiş L eşdeğer devre parametreleri tabloda yazılarak isimleri ile gösterilecektir. Örneğin: Xm: Mıknatıslanma reaktansı ifadesinin indirgenmiş değeri kullanılacaksa Xm’

olarak ifade edilecek.)

Ölçülen Parametreler Boşta çalışma

deneyi

Hesaplanan Parametreler

Ölçülen Parametreler Kısa devre

deneyi

Hesaplanan Parametreler

b)<5p> Boşta ve kısa devre çalışma deneyinde kayıp güçler neyi ifade eder?

5) <5p> Y-∆ bir transformatör de çevirme oranı a=1 olmak üzere, primer tarafta hat gerilim V1L ve akımı I1L

verildiğine göre sekonder tarafta hat gerilimi V2L ve akımı I2L nedir?(Not: 3 kullanılarak ifade edilecek) V_1L= 380V ise , V_2L=________

I_1L= 4A ise , I_2L =________

İSİM : NO : İMZA:

27.12.2007

(3)

6)<15p> 220V/110V’luk bir transformatörün primere indirgenmiş parametreler ile R_eq₁=2Ω, Xeq1=5Ω değerlerine sahiptir. Bu transformatörün primerine anma gerilimi uygulanıp sekonderinden 0,9 endüktif güç faktörü ile 3A’lik bir akım çekiliyor. Bu durumda regülasyon (%Reg = ?) olarak nedir? (Not: Çözüm primere indirgenmiş eşdeğer devre kullanılarak yapılacak ve sonuç kutucuğa yazılacak.)

7) <15p> Kutup akısı 0,0208 wb/m², kutup sayısı 4, nominal devir sayısı 1750 dev/dak. olan rotoru dalgalı sargılı bir generatörün rotorunda 33oluk ve her olukta 6 iletken olduğuna göre endüklenen gerilim Eq nedir?

8) <15p> Seri uyartımlı doğru akım motoru neden boşta çalıştırılmaz? Sebebini devre şeması ve gerekli eşitlikleri kullanarak analitik olarak gösteriniz (ispatsız çözüm değerlendirme dışıdır).

9) <15p> Doğru akım şönt motora uygulanan gerilim sabit tutulurken motor yüklenirse, bu durumda hızı sabit tutmak için ne yaparsınız? Analitik olarak ifade ederek gösteriniz (ispatsız çözüm değerlendirme dışıdır).

%Reg.=

Eq=

(4)

İsim: No: Salon: 7 Ocak 2009 İmza (Kopya almadım ve vermedim):

ELEKTRİK MAKİNALARI I – FİNAL SINAVI – Süre 90 dakikadır Her soru 20 puandır. 4-5-6 dan SADECE 2 TANESİ yanıtlanmalıdır.

2., 3., 5. ve 6. sorularda sebep-sonuç ilişkileri mutlaka verilmelidir.

1) 125 kVA, 2200V/220V ‘luk bir fazlı bir trafoda sekonder taraftan yapılan boşta çalışma deneyinde yapılan ölçümler; 1050 W, 2.1 A ve 220V ‘tur. Primer tarafından yapılan kısa devre deneyinde ölçülen büyüklükler 1200W, 75 V ve anma akımıdır. Primere indirgenmiş yaklaşık eşdeğer devre parametrelerini hesaplayınız.

2) Yere göre 70 derece eğik duran kalın- geniş bir alüminyum levhanın üst ucuna, sürtünmesiz küçük bir mıknatıs bırakılmış olup, mıknatısın N kutbu alüminyum levhaya dönüktür.

Mıknatısın bu levha üzerinde yukarıdan aşağı düşmesi esnasında oluşan manyetik olayları ve oluşan gözlem sonucunu, sebep – sonuç ilişkileri ile, gerekli bağıntıları kullanarak veriniz.

3) 380 kV fazlar arası gerilime sahip bir iletim hattı üzerinde 100 A/ 5A lik bir akım ölçme transformatörü (Akım trafosu) kullanılarak enerji A bölgesinden B bölgesine nakledilmektedir. Akım trafosu çıkışına 5 A ‘lik bir ampermetre bağlıdır. Bir arıza sonucunda ampermetre açık devre olmaktadır. Böyle bir durumda akım trafosunda meydana gelecek durumu analiz ediniz (A ve B bölgesindeki güçler çok büyük varsayılacak olup, oluşan arıza esnasında herhangi bir koruma düzeni devreye girmemektedir).

4) 110 V / 220V luk bir ototransformatör 1200VA lik bir yükü nominal şartlarında besleyebilmektedir. Bu transformatörün gövde büyüklüğü kaç VA’lik bir tek fazlı normal transformatöre eşdeğerdir? Şema / çizim – hesap ile gösteriniz.

5) Çekirdek tipi bir fazlı bir nüve üzerindeki bacaklara primer ve sekonderı sargılar çiziniz. Primeri bir anahtar üzerinden bir akümülatöre (DC Kaynak) bağlayınız. Sekondere ise sıfırı ortada olan bir voltmetre bağlayınız (Bu voltmetrenin ibresi normalde orta konumdadır, voltmetrenin + ile işaretlenmiş ucuna + gerilim geldiğinde sağa, aksi durumda sola sapmaktadır).

a) Devre şemasını çiziniz (sargıların sarım yönlerini – voltmetrenin + ve – uçlarını göstererek).

b) Önce anahtar kapatılacak, 1 dakika beklendikten sonra anahtar açılacaktır. Bu süre zarfında transformatörde olan olayları, sekonderde endüklenen gerilim/gerilimlerin yönlerini ve voltmetrenin sapış yönü / yönlerini sebepleri ile belirtiniz. Sekonderde endüklenen gerilimi yaklaşık olarak zaman ekseni üzerinde gösteriniz.

6) Transformatörün mıknatıslanma akımı neden harmoniklidir? Detaylı çizerek gösteriniz. Histerezis etkisi artarsa akımdaki değişiklik nasıl olur çiziniz.

(5)

SA.Ü. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK ve ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK MAKİNALARI I – DÖNEM SONU SINAVI

SÜRE 80 DAKİKADIR

Çoktan seçmeli sorular 5’er puandır!

<ÖÇ1: Elektrik makinelerini tanımlar ve sınıflandırır>

1. Aşağıda verilen elektrik makinelerinden hangisi duran elektrik makinesi sınıfına girmektedir?

a) Senkron motor b) Asenkron Motor c) Doğru Akım Şönt Motor d) Tek Fazlı Transformatör e) Adım Motoru

<ÖÇ2: Elektromanyetik prensipleri kullanır>

2. Manyetik kuzeyin tam kuzey kutbu yönünde olduğu varsayılırsa, yerin manyetik alanı ile maksimum gerilim endükleyebilmek için aşağıdakilerden hangisi yapılabilir?

a) İletken ekvatora paralel durup, doğu yada batı yönüne hareket ettirilmeli

b) İletken kuzey-güney doğrultusunda durup, doğu yada batı yönüne hareket ettirilmeli c) İletken kuzey-güney doğrultusunda durup, kuzeyden-güneye doğru hareket ettirilmeli d) İletken ekvatora paralel durup, kuzey-güney yönüne hareket ettirilmeli

e) İletken yer yüzüne dik tutulup, doğu yada batıya doğru hareket ettirilmeli

3. Aşağıdaki devrede S anahtarı kapatıldığı an için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) Direncin sağ ucundan akım çıkacak şekilde endüklem oluşur b) Direncin sol unundan akım çıkacak şekilde endüklem oluşur c) Dirençten hiç akım akmaz

d) Bobinler birbirini çeker e) Hiçbiri

<ÖÇ3: Elektrik makinelerinde kullanılan malzemelerin temel özelliklerini açıklar>

4. Alternatif manyetik alan içinde bulunan manyetik çekirdekler için aşağıdakilerden hangisi en uygundur?

a) Dökme demir b) Silisyumlu çelik saclar c) Silisyumsuz saclar d) Alüminyum Saclar e) Bakır İSİM :

NO : Salon No:

“Kopya almadım ve vermedim”

İMZA:

06.01.2010

(6)

5. Histerezis etkisi ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) Birikmiş akı yoğunluğunu silmek için ters manyetik alan gerekir b) Koerzif alanı silmek için ilave akı yoğunluğu gerekir

c) Yüksek frekanslarda histerezis çevriminin alanı histerezis kaybını verir

d) Mıknatıslanma eğrisinde, endüksiyonun artma ve azalması hep aynı eğri üzerinde olur e) Doyma yoksa, artık mıknatisiyet de olmaz

<ÖÇ5: Transformatörlerin yapısını açıklar ve eşdeğer devre üzerinde analizler yapar>

6. Transformatördeki MMK dengesine göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) Gerçek transformatörde, sekonder sargının MMK’i primer sargının MMK’ini azaltacak yöndedir b) Gerçek transformatörde,sekonder sargının MMK’i primer sargının MMK’ini arttıracak yöndedir c) Gerçek transformatörde,mıknatıslama MMK’i sekonder sargı tarafından oluşturulur

d) Gerçek transformatörde, primer ve sekonder sargıların oluşturduğu toplam MMK sıfırdır e) İdeal transformatörde toplam MMK sıfır değildir

7. Aşağıdakilerden hangisi tek fazlı mantel (yada manto) tipi trafo yapımı için uygun nüvedir (resimler ölçeklidir)?

Yanıt ( c ) dir.

<ÖÇ8: Transformatörlerin etiketlerini tanır>

8. Üç fazlı bir transformatörün etiketinde ifade edilen; 1100 kVA, Yy0, % % , % % , 10.6kV/6.3kV parametrelerinin aşağıda verilen anlamlarından hangisi yanlış açıklanmıştır?

a) 1100 kVA transformatörün nominal görünür gücüdür

b) Primer ve sekonder yıldız bağlanmıştır ve aynı isimli uçlar arasında faz farkı yoktur c) Boşta çalışma akımının bağıl değeri %3’tür

d) Bağıl kısa devre gerilimi %6’dır

e) Primer sargı gerilimi 10.6kV, sekonder sargı gerilimi 6.3kV’dır

(7)

<ÖÇ9: Mıknatıslama akımındaki harmonik bileşenleri yorumlar>

9. Doyma bölgesinde çalışan ideal olmayan bir demir çekirdeğe sahip endüktans, kosinüs fonksiyonu olan bir gerilim ile uyarılırsa aşağıdakilerden hangisi yanlış olur?

a) Çekilen akım endüktif karakterli olur b) Mıknatıslama akısı sinüs formunda olur c) Mıknatıslama akımı sinüs formunda olur d) Mıknatıslama akımı sinüs formundan uzaklaşır e) Histerezis etkisi hiç oluşmaz

<ÖÇ15: Transformatör ve doğru akım makinelerinin işletiminde karşılaşılan özel durumları değerlendirir>

10. Aşağıdakilerden hangisi, sekonderi yıldız bağlı bir üç fazlı transformatörün, sekonderindeki yıldız noktasının topraklanmasının amaçlarındandır?

a) Transformatörün ısınmasını azaltmak

b) Dengeli 3 fazlı yüklerde 50 Hz’lik akıma dönüş yolu sağlamak c) Yük dengesizliğini gidermek

d) Uygun koruma düzeni kullanarak, hatların yere düşmesi türünden arızalarını hissedebilmek e) Uygun koruma düzeni kullanarak, hatlardaki aşırı akımları hissedebilmek

<ÖÇ6: Üç fazlı transformatörlerde bağlama gruplarının getirdiği farklılıkları gösterir>

<10p>11. Yy6 bağlı transformatörün sargılarının bağlantısını çiziniz. Sargı uçlarını etiketleyiniz. Yy6’nın anlamını yazınız. İlgili saat diyagramını çiziniz.

Z W

z w

Y V

y v

<ÖÇ5: Transformatörlerin yapısını açıklar ve eşdeğer devre üzerinde analizler yapar>

<10p>12. Çevirme oranı 10, nominal çıkış gerilimi 220V ve olan tek fazlı bir alçaltıcı

transformatör, sekonderden 10A çeken saf endüktif bir yükü besliyor. Yük üzerinde 220V olması için girişe gerçekte kaç Volt girilmelidir. Bu durumda regülasyon ne olur? ( , ihmal edilecektir)

· 220 10 · 90 90 1 2 240 10

240 10 , | | 240.208 , | | · | | 10 · 240.208 2402.08 yani girişe 2200V yerine 2402.08V girilmelidir.

(8)

% | | ü ü

100 | | ü

ü

100 5 240.208 220

220 100 %9.185 , % %9.185 .

<ÖÇ4: Elektrik makinelerinde oluşan kayıpları hesaplar>

<ÖÇ7: Üç fazlı transformatörlerin ana parametrelerini analiz eder>

13. Gücü 1600kVA, gerilimleri 15kV/0.4kV olan 50Hz’lik Dy5 bağlı bir trafonun boştaki kayıpları 2.6kW, anma yükündeki kayıpları 14.5kW, boşta bağıl akımı %0.80 ve bağıl kısa devre gerilimi ise %6 ‘dır.

<4x5p> a) Transformatörün L tipi eşdeğer devresinin parametrelerini hesaplayınız.

<10p> b) Güç faktörünü 0.8 endüktif olan 0.75⋅S_n yüklenme durumu için transformatörün verimi hesaplayınız.

a) Primer sargı gerilimi, primer üçgen bağlı olduğu için 15 Boşta çalışma deneyinden:

3 ,

3

15000 26003

, .

√3 ·

1600000

√3 · 15000 , 61.584 , · 0,008 · 61.584 0.493

√3 · · · ; cos 2600

√3 · 15000 · 0.493 78.3°

· ; 12.542 ,

3 ,

3

15000 12542

3

, .

Kısa devre deneyinden:

14.5 2.6 11.9

3 3 ,

√3 , 3

√3

11900/3 61.584

√3

, .

2 1.6 Ω

Üç ğ ı · 0.06 · 15000 900

√3 · · · √3 · · · ; cos 11900

√3 · 900 · 61.584 82.879°

· ; 95.26 ,

3 · , 3

√3

95260 3 61.584

√3

. ,

2 12.6Ω

b) · ·

· · , .

0.75 · 1600 · 0.8

0.75 · 1600 · 0.8 2.6 0.75 · 11.9 0.99 , % %

(9)

ADI, SOYADI: NO: Salon No:

Kopya almadım ve vermedim: İMZA:

ELEKTRİK MAKİNELERİ I –DÖNEM SONU SINAVI - 3 Ocak 2011

Test sorularında birden fazla seçenek seçilebilecektir! Testlerin her biri 5 puandır.

Süre 90 Dakikadır.

1) Herhangi bir transformatörün potansiyel doyma sebepleri aşağıdakilerden hangisi/hangileridir?



Demir nüve kesitinin gereğinden küçük seçilmiş olması



Sinüzoidal gerilim uygulanmaması



Harmonikli mıknatıslanma akımı olması



Manyetik malzemenin doyumlu B-H karakteristiği

2) Primerinde yıldız noktası topraklanıp sinüzoidal gerilim ile beslenmiş Yy0 bağlı ideal olmayan bir 3 fazlı transformatörün primer yıldız noktasından akan akım için aşağıdakilerden hangisi/hangileri doğrudur?



Akan akım sıfırdır



Sadece 5. Harmonik akımlar akar



Tüm harmonik akımlar akar



3 ve 3ün katı tüm harmonik akımların 3 katı akar



Harmonik akımlar sadece dengesiz yüklenme durumunda akar

3) Alüminyum bir boru içerisinden serbestçe düşmeye bırakılan bir sabit mıknatıs (sürtünme yok) için aşağıdaki oluşumdaki boşlukları en uygun dolduracak kelimeleri alttaki alana yazınız.

Hareketli mıknatıs FARADAY Yasası gereği alüminyum boru üzerinde gerilim indükler. İndüklenen gerilimler, boru içerisinde uygun yollar bularak EDDY (GİRDAP) AKIMLARI akıtır. Bu akımlar AMPER Yasasına uyarak manyetik akı üretir. EDDY (GİRDAP) akımlarının oluşturacağı manyetik akının yönü LENZ Yasası gereği düşen mıknatısın akı çizgilerine zıt yönde olacaktır. Bu işlem dizisi sonucunda, düşen mıknatıs elektriksel olarak FRENLENECEKTİR.

4) Boşlukları en uygun sözcük/sözcükler ile doldurunuz. Tek fazlı trafonun yaklaşık eşdeğer devre parametrelerinin bulunması için İKİ adet deney yapılır. BOŞTA ÇALIŞMA deneyinde trafoya nominal gerilimi uygulanıp; V1n , I10 ve P0 değerleri ölçülür. Ölçülen değerlerden ve parametreleri hesaplanır. Diğer deney ise KISA DEVRE deneyidir.

Bu deneyde transformatöre gerilimi uygulanır. Geçen akımın NOMİNAL AKIM olması sağlanır. Geri kalan ölçüm WATMETRE den okunur. Ölçülen bu değerlerden, hesaplamalar yolu ile ve parametreleri belirlenir.

(10)

5) Aşağıdaki iki bobinin uçları, en büyük endüktansı elde etmek için hangi şekilde/şekillerde bağlanmalıdır?

(belirtilenler bağlanıp, geri kalan uçlardan elektrik verilecektir)

İkisinden biri tercih edilir, boşta kalan uçlara cereyan uygulanır.

6) Bir enerji iletim hattı üzerinden akan 1000A’lik akımı 5A’e dönüştürmek için bir akım ölçü trafosu kullanılmış ve trafonun çıkışına uygun bir ampermetre bağlanılmıştır. Herhangi bir sebeple sekonder akım devresi açık devre olursa, enerji altında kalan bu ölçü trafosu için aşağıdakilerden hangisi/hangileri doğru olur?



Primerden akan akım sıfır olur



Olay sonucunda primer sargıya normalinden çok daha yüksek bir gerilim düşer



Trafo doyar



Sekonder gerilimi yükselir



Transformatörün demir kayıpları aşırı artar



Sekonder sargı bakır kayıpları aşırı artar

7) Oto-transformatörün, normal transformatöre göre farklılıklarından hangisi/hangileri doğrudur? (Her iki trafo da aynı gerilimlerde çalışıp aynı yükü besleyecek şekilde üretilmiş olup çevirme oranı 2’dir)



Oto-transformatörde kullanılan toplam sarım sayısı diğerinden daha azdır



Oto-transformatörde verim daha küçük olur



Oto-transformatörde kaçak reaktans daha büyük olur



Oto-transformatörde boyutlar daha küçük olur



Oto transformatörün kısa devre (deney) gerilimi, diğer trafodan daha büyük olur.

8) Transformatörde verim ile ilgili ifadelerden hangisi/hangileri doğrudur? (Tüm trafolar aynı malzemelerden yapılmıştır)



Anma yükünde çalışan iki transformatörden, gücü yüksek olanın verimi daha büyük olur



Güç faktörünün yüksek olması verimi arttırır



Tam endüktif yükle yüklenmiş trafoda verim 0 olur



Verim yüklenme oranı ile değişmez



Yük akımının aynı kaldığı varsayımıyla; trafo sırasıyla tam omik, tam endüktif ve tam kapasitif yüklenmiş olsa; en büyük verim tam omik yüklenmede gerçekleşir.

9) Bağıl boşta çalışma akımı olan ’ ın büyük olmasının anlamı aşağıdakilerden hangisidir?

a) ’nun büyük olması b) Boşta çalışma kayıplarının büyük olması

c) ’nun küçük olması d) ’nun büyük olması e) Bakır kayıplarının küçük olması

(11)

10) Bağıl kısa devre gerilimi olan ’nin küçük olmasının anlamı aşağıdakilerden hangisidir?

a) ’nin büyük olması b) ’in küçük olması c) ’nun küçük olması d) ’ın büyük olması e) Demir kayıplarının az olması

11) Aşağıdaki her bir trafo 154kV/ 34kV ‘luktur. Bu trafolar, fazlar arası gerilimi 154kV olan bir şebekeyi, fazlar arası gerilimi 34kV olan bir yükü beslemek için kullanılacaktır. Bu trafolar kendi aralarında uygun olarak bağlanarak 3 fazlı bir transformatör bankası oluşturulacaktır. Primer fazör sistemi ile sekonder fazör sistemi arasında 180 faz farkı olması istenilmektedir.

Trafolarda üstte kalan uçlar 154kV tarafına aittir. Sargı uçlarını U, V, W, X, Y, Z, u, v, w, x, y, z etiketleri ile işaretleyiniz.

<10p>a) Saat diyagramını kullanarak trafonun sargı bağlantılarını planlayınız. Bağlama grubu nedir (Yy0 gibi)?

<5p>b) Soldaki şekil üstünde, 3 trafoyu ilgili bağlama grubunda bağlayıp, baralara bağlantıyı yapınız.

Trafo ve şebeke gerilimleri karşılaştırıldığında Dd bağlantı gerekir. Sekonder sistem ters fazda olduğu için bağlama grubu 6 olmalıdır. Trafolar Dd6 olarak aşağıdaki muhtemel 2 bağlantıdan biri ile Dd6 bağlanabilir (biri isteniyor):

(12)

12) 1250kVA, 50Hz, 31.5/6.3 kV, YND5 bağlı, , boşta çalışma kayıpları 1950W, tam yükteki toplam kayıpları 14kW olan transformatörün boşta çalışmadaki güç faktörü 0.173 endüktiftir. Transformatör YG tarafından beslenmektedir (Lüzumu halinde primere indirgenmiş yaklaşık eşdeğer devre kullanınız).

<5p>a) (boşta çalışmada primer hattan çekilen akımı) <10p>b) ; (eşdeğer devredeki demir ve mıknatıslanma akımını)

<10p>c) ; <10p>d) Tam yükte erişilebilecek maksimum verimi bulunuz.

(a)

( ) √ ( )

√

√ (b) Primer Y bağlı olduğundan hat akımı=sargı akımı;

Yaklaşık eşdeğer devrede boşta çalışma akımının aktif bileşeni demir akımını, reaktif bileşeni ise mıknatıslanma akımını verecektir:

( )

(c) ( ) ( ) ( ) ( )

√

( )

( ) √ ( ( )

√ ) (

√ )

( ) ( ) ( ) ( ) Tek fazda kaçak reaktanslar üzerindeki reaktif güç kaybının nominal değeri;

( )

(d)

( )

Tam yükte ; maksimum yük ( ) omik yükte gerçekleşir. Üç Fazlı güçleri kullanarak;

(13)