Exam text content

SVT-3300 Muuntajat ja sähkökoneet
1. välikoe 17.3.2006 Kirsi Nousiainen

Ovatko seuraavat väittämät tosia? Jos väittämä on oikein, niin esitä väittämää puoltavia

perusteluja. Jos väittämä on väärin, niin perustele miksi väittämä on väärin.

Huom! Pisteet tulevat perusteluista, ei arvauksista (vaikka olisivat oikeinkin).

a) Muuntajasydämessä syntyvät pätötehohäviöt ovat sitä pienemmät, mitä leveämpi
hystereesikäyrä sydänmateriaalilla on.

b) Muuntajan magnetointivirrassa on sitä enemmän yliaaltoja, mitä kyllästyneemmässä tilassa
muuntajan rautasydän on.

c) Muuntajan tyhjäkäyntihäviöitä voidaan pienentää lisäämällä muuntajarautaan piitä.

d) Kuormitetun muuntajan rautasydämessä syntyvät pätötehohäviöt riippuvat muuntajan
kuormitusvirrasta.

50 Hz vaihtojännitteellä käytettäväksi on suunniteltu seuraava 1000V/230V yksivaihe-
muuntaja. Sydämen tehollinen rautapoikkipinta 4r=0,01 m? ja magneettivuontiheyden
maksimiarvo raudassa on 1,09 T. Käytettävällä maksimivuontiheydellä raudan permeabiliteetin
tiedetään olevan 2400u,. Muuntajan kokonaishäviöt nimellisellä ensiöjännitteellä ja nimellisellä
kuormalla (kuormitusvirta 1, = 15 A) ovat 800W. Nimellisellä ensiöjännitteellä on
tyhjäkäyntihäviöiksi mitattu 215W ja tyhjäkäyntivirran tehollisarvoksi ensiön puolelta 0,66A
(cosp=0,326 ind.).

a) Mitkä ovat muuntajan ensiö- ja toisiopuolen käämikierrosluvut?

b) Mikä on muuntajan hyötysuhde nimelliskuormalla nimellisellä ensiöjännitteellä kuorman
tehokertoimen ollessa cosp=1?

e) Mikä on muuntajan rautasydämen paino, jos raudan tiheys on 7,65 g/cm? ?

+ Kohdat a) ja b). Piirrä kääntöpuolen kuvan a) ja b) -kohdan mukaisista muuntajakytkennöistä
sekä ylä- että alajännitepuolelle erikseen jänniteosoitinpiirros kaikkien käämien yli vaikuttavista
jännitteistä siten, että niistä voi päätellä kytkentöjen kellolukemat. Mitkä kytkennät
(kellolukemineen) ovat kyseessä?

c) Mikä on Dyn-kytkentäisen 20500V/410V jakelumuuntajan yläjännitekäämin kierrosluku, jos
alajännitekäämin kierrosluku on 29.

+—a) Selosta, mihin sähköverkoissa käytetään sarjakuristimia. Millainen on sarjakuristimen
rakenne ja miten sarjakuristimen induktanssia voi säätää?

b) Kolmivaiheinen sarjakuristin, jonka nimellisarvot ovat U,=20 kV, S,=25 MVA ja 7:=6%, on
kytketty 20 kV verkkoon (verkon jännite 20 kV). Laske kuristimen yli vaikuttava jännite sekä
kuristimen nimelliskuormalla että tilanteessa, jossa välittömästi kuristimen jälkeen tapahtuu
kolmivaiheinen oikosulku. Voit olettaa, että oikosulkutilanteessa vikavirtaa rajoittaa vain
kuristimen oma impedanssi.