מה"ט מכונות חשמל והנע — טכנאים — קיץ 2022 מועד א' (97163)

באיור לשאלה 1 מוצג מעגל תמורה של מנוע DC בעל עירור זר.

(איור לשאלה 1)

משוואת המתחים של מעגל הזנת המנוע היא: $V_M=E_a+I_a\cdot R_a$.

א. (10 נק') נמקו את התשובות לשאלות הבאות:

1. באיזה מאפייני המנוע תלוי הכא"ם $E_a$?
2. האם שינוי המתח $V_M$ למנוע ישנה בהכרח את הזרם $I_a$? אם התשובה היא "לא", אז איך זה מתיישב עם משוואת המתחים?
3. האם הוספת נגד בטור למעגל העוגן ישנה בהכרח את הזרם $I_a$? אם התשובה היא "לא", אז איך זה מתיישב עם משוואת המתחים? ב. (10 נק') בעבודת מנוע השראה, עם חיבור הסלילים במשולש, נמדדו את הערכים הבאים: $400V,50Hz,42A,2850rpm,\cos \phi =0.82$. ההתנגדות של הסליל הפאזי של הסטטור היא $R_1=0.2\Omega$. נתוני ההפסדים הקבועים הם: $\Delta P_{Fe}=500W,\Delta P_{mech}=520W$. חשבו את נצילות המנוע במצב העבודה הנתון.

אין קשר בין הסעיפים א' ו- ב'.

א. (8 נק') במדידת שנאי מסוים בריקם (ללא עומס) במתח הנומינלי נמדדו: הזרם $I_0=2.4A$ וגורם הספק $\cos \phi =0.28$. את הזרם הנמדד אפשר לתאר כמורכב משני חלקים: אחד $I_{0a}$ – פעיל (אקטיבי) והשני $I_{0r}$ – היגבי (ריאקטיבי).

1. חשבו את מרכיבי הזרם.
2. מה תפקידו של המרכיב $I_{0a}$ בפעולת השנאי בריקם?
3. מה תפקידו של המרכיב $I_{0r}$ בפעולת השנאי בריקם? ב. (12 נק') נבדקו שני שנאים חד פאזיים, תוצרת שני יצרנים שונים, בעלי נתונים זהים: $15KVA$ ו- $2300/230V$ כדי למצוא את מתחי הקצר של השנאים, בוצעו ניסויי קצר לכל שנאי. לשנאי מיצרן "a" נתקבלו: $R_1=2.2\Omega$, $R_2^{{}^{\prime }}=2.3\Omega$, $X_1=3.2\Omega$, $X_2^{{}^{\prime }}=3.3\Omega$. לשנאי מיצרן "b" נתקבלו: $R_1=1.9\Omega$, $R_2^{{}^{\prime }}=2.0\Omega$, $X_1=3.1\Omega$, $X_2^{{}^{\prime }}=3.2\Omega$.
4. (6 נק') חשבו את מתחי הקצר $u_k(\%)$ של כל אחד השנאים.
5. (6 נק') שני השנאים פועלים במקביל על העומס של 30 KVA. מהי חלוקת העומס בין השנאים? האם, לפי החישוב, אחד השנאים מועמס בעומס יתר? אם כן, מהו העומס המשותף המותר?

אין קשר בין הסעיף א' לסעיפים ב' ו- ג'.

א. (8 נק') באיור לשאלה 3 מוצג אוסף של דיאגרמות וקטוריות עבור פאזה אחת של הגנרטור הסינכרוני למצבי העבודה השונים של מערכת אספקת החשמל. ההתנגדות האוהמית של הסליל הפאזי זניחה.

(איור לשאלה 3)

מתוך הרשימה שלמטה יש לבחור את ההיגד שמתאר נכון את פעולת המערכת עם הגנרטור הסינכרוני במצבים השונים המתוארים באיור לשאלה 3 ולהעתיקו למחברת (אין צורך להסביר את הבחירה):

1. גודל זרם העומס, המתח וזרם העירור הם קבועים.
2. גודל זרם העומס וזרם העירור הם קבועים, המתח משתנה.
3. המתח וזרם העירור הם קבועים, גודל זרם העומס משתנה.
4. גודל זרם העומס והמתח הם קבועים, זרם העירור משתנה.
5. גודל זרם העומס קבוע, המתח וזרם העירור משתנים. ב. (8 נק') נתוני גנרטור סינכרוני הם: חיבור הסלילים כוכב, $S_{nom}=200kVA$, $480V,50Hz$, $2p=2$, $X_s=0.25\Omega$, $R_a=0.04\Omega$, $\eta =88\%$. עומס המחובר לגנרטור הוא בעל גורם הספק $\cos \phi =0.8$ מפגר. חשבו את הכא"ם לפאזה $E_a$ ואת זווית העומס $\delta$ בעבודת הגנרטור בעומס הנומינלי. ג. (4 נק') חשבו את ההספק המכני $P_{in}$ המושקע בכניסה ואת המומנט $T_{in}$ המופעל על ציר הגנרטור בעומס הנומינלי.