Exam text content

TTY TEL-1010 Tehoelektroniikan perusteet
Sähköenergiatekniikka Tentti 13.05.2011
Heikki Tuusa <

| | jot
Tentissä saa käyttää tiedekunnan laskinta! -

Kuvassa on esitetty yksinkertainen tasajännitekatkoja. Katkojana toi-

 

mivaa n-tyypin mosfet-komponenttia M ohjataan kanttiaallolla, jonka n
pulssisuhde on 1/3. L 7 häi
a) Piirrä alekkain jännitteiden vas, vos ja kuorman (L,R) yli olevan jän- (D DX
nitteeen Vkuorma SEKÄ virtojen ikuorma, ip ja laivai periaatteelliset käyrä-
muodot, kun Z oletetaan suhteellisen suureksi. (3 p)) =
b) Mikäon diodin D tarkoitus kytkennässä? (1p) i
c) Mitä tapahtuisi, jos diodia D ei olisi? (1p) drain
d) Miten käyrämuodot muuttuvat, jos kuristin L poistetaan (=korvataan — v M Yv
johtimella)? Tarvitaanko tällöin diodia D? (1p) Win ”
source” |.

 

a) Kuormavastuksen, jonka resistanssi on 10 &, yli oleva jännite kasvaa 500 V:sta 505 V:iin .
Paljonko kuorman lämmitysteho muuttuu? (1 p)

b) Kauanko edellisen kohdan suuremmalla jännitteellä kestää kuluttaa 1 kWh energiaa? (1p)

c) Suodinkelan, jonka induktanssi on 1 mH, virta pienenee tasaisesti 505 A:sta 500 A:iin 10
us:ssa Mikä on kyseisellä jaksolla kelan yli vaikuttava jännite? (1 p)

d) Paljonko edellisen kohdan tapauksessa otetaan kelan magneettikenttään sitoutunutta energi-
aa? (1 p) /

e) Suodinkondensaattorin kapasitanssi on 1000 uF ja jännite 500 V. Kondensaattorin jännite
nousee tasaisesti 10 us:ssa 5 V:a. Mikä on tällöin kondensaattorin liittimissä kulkevan virran
suuruus? (1 p)

f) Paljonko lisää energiaa varastoituu edellisen kohdan kondensaattoriin ko. jakson aikana? (1
p

3. Yksivaiheinen tyristoritasasuuntaussilta on kytketty vaihtosähköverkkoon.

a) Piirrä kytkennän päävirtapiiri, kun tasasuuntaajan kuorma muodostuu sarjaan kytketyistä vas-
tuksesta ja kuristimesta, ja esitä lyhyesti piirin toimintaperiaate. (2p)

b) Piirrä alekkain verkkojännitteen, kuormajännitteen, kuormavirran sekä verkkovirran periaat-
teelliset käyrämuodot allekkain yhden verkkojakson ajalta, kun kuormana on pelkkä vastus ja
tyristorien sytytyskulma on 90*. (2p)

ce) Piirrä alekkain b-kohdassa kysytyt käyrämuodot, kun kuorma oletetaan vakiovirtakuormaksi
ja sytytyskulma on edelleen 90%. (2p)

4. Yksivaiheinen tehofeteillä toteutettu kokosiltavaihtosuuntaaja, jonka syöttöjännite Us =300 V.
a) Esitä kytkentä ja nimeä sen komponentit. (1p)
b) Esitä kytkimien ohjausperiaate ja piirrä ulostulojännitteen käyrämuoto käytettäessä
suuntaajassa vaiheleikkausohjausta ja limityskulman a ollessa 60* (2p)
c) Laske syntyvän ulostulojännitteen tehollisarvo (1 p)
d) Mikäon kyseisen jännitteen perusaallon tehollisarvo? (2 p)

5. Kolmivaiheista oikosulkumoottoria (P, = 2,2 kW, U, = 400 V, 1, =6 A,n, = 1460rpm, fi=
50 Hz) syötetään jännitevälipiirillisellä taajuudenmuuttajalla, joka on kytketty Suomen sähkö-
verkkoon.

a) Piirrä kytkennän päävirtapiiri, kun moottoria myös jarrutetaan suuntaajalla.(1p)

b) Mikäon moottorin napapariluku ja kuinka suuri on sen nimellinen jättämä? (1p)

c) Mikä on moottorin syöttöjännitteen taajuuden oltava, kun moottorin halutaan pyörivän no-
peudella 1000 rpm nimellisellä kuormamomentilla? (2p)

d) Mikäon moottorin syöttöjännitteen oltava c-kohdan tilanteessa? (1p)

e) Miten moottori saadaan siirtymään sähköiseen jarrutukseen? (1p)