1. Znamionowa zmienność napięcia transformatorów. Narysować schemat zastępczy transformatora.
   Schemat:
   
   Transformator podczas pracy normalnej pracuje przy napięciu pierwotnym U₁ o prawie stałej wartości i zmiennym obciążeniu. Przy wzroście obciążenia prądy I₁ i I₂ rosną, w związku z czym rosną spadki napięć w uzwojeniu pierwotnym i uzwojeniu wtórnym oraz napięcie wtórne nieco maleje. W prawidłowo zaprojektowanym transformatorze zmienności napięcia nie powinna przekraczać kilku procent napięcia znamionowego.

2. Wymienić sposoby rozruchu silników indukcyjnych (asynchronicznych) i opisać jeden z nich.

1. za pomocą rozrusznika włączonego w obwód wirnika

2. rozruch bezpośredni

3. za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt
   
   Ad c) Następuje zmniejszenie napięcia zasilania. W pierwszym etapie rozruchu uzwojenie stojana połączone jest w gwiazdę, w drugim etapie w trójkąt. Przy połączeniu w gwiazdę i właściwym doborze silnika, napięcie każdej fazy uzwojenia stojana jest $\sqrt{3}$-krotnie mniejsze niż napięcie znamionowe. Prąd pobierany w tym stanie z sieci jest więc w przybliżeniu 3-krotnie mniejszy niż prąd jaki płynąłby w przypadku połączenia w trójkąt. Moment rozruchowy jest również w przybliżeniu 3-krotnie mniejszy niż moment powstający przy połączeniu w trójkąt.

1. Dlaczego straty w parametrach podłużnych transformatora R,X wyznacza się z próby stanu jałowego transformatora?
   

2. Dlaczego przy wyznaczaniu parametrów poprzecznych transformatora pomija się straty w uzwojeniach?
   Parametry poprzeczne transformatora wyznacza się dla stanu jałowego w którym zaciski uzwojenia wtórnego są rozwarte (I₂=0), a w uzwojeniu pierwotnym płynie stosunkowo mały prąd I₁=1-10% I_n. Moc pobierana przez transformator w stanie jałowym pokrywa się straty w rdzeniu ΔP_Fe i straty w uzwojeniu pierwotnym ΔP_Cu1. Ponieważ prąd I₁ jest mały, straty mocy w uzwojeniu są bardzo małe w porównaniu ze stratami w rdzeniu. Dlatego w praktyce przyjmuje się, że moc transformatora jest w przybliżeniu równa mocy traconej w rdzeniu, a straty w uzwojeniach pomija się. P_o≈ΔP_Fe
   

3. Dlaczego straty w żelazie wyznacza się z próby zwarcia transformatora?

4. Dlaczego podczas wyznaczania parametrów podłużnych R,X w stanie zwarcia transformatora pomija się straty w żelazie? Narysować schemat zastępczy oraz jak wyznacza się reaktancję.
   Parametry podłużne transformatora wyznacza się w stanie zwarcia, w którym uzwojenie wtórne jest zwarte, a uzwojenie pierwotne zasila się napięciem niższym od napięcia znamionowego.

Moc pobierana przez transformator w stanie zwarcia P_z=ΔP_Fe+ ΔP_Cu pokrywa straty w rdzeniu i obu uzwojeniach. Ponieważ napięcie zwarcia jest małe, a małe jest również strumień magnetyczny w rdzeniu. W konsekwencji czego straty mocy w rdzeniu są bardzo małe w porównaniu do strat w uzwojeniach. Dlatego w praktyce pomija się straty w rdzeniu i przyjmuje się ze moc pobierana jest w przybliżeniu równa straty mocy w uzwojeniach.
P_z≈ΔP_C

1. Wyjaśnić różnicę rozruchu silników indukcyjnych za pomocą dławika (rozrusznika stojanowego) i autotransformatora (transformatora) rozruchowego.
   
   Porównując w obu przypadkach wartość początkowego prądu rozruchowego, pobieranego z sieci przez ten sam silnik w analogicznych warunkach stwierdzimy, że w układzie z autotransformatorem prąd jest mniejszy. Dodatkowo koszt autotransformatora można uznać za usprawiedliwiony jedynie przy silnikach dużych mocy.

2. Wyjaśnić powstawanie wirującego pola kołowego w maszynie elektrycznej przez nieruchome uzwojenie trójfazowe.
   Przemienny prąd elektryczny płynący przez uzwojenie umieszone w stojanie silnika powoduje powstanie przemiennego pola magnetycznego. Wektor tego pola pulsuje z częstotliwością prądu płynącego przez uzwojenie. Zasilanie trzech uzwojeń stojana napięciem trójfazowym, powoduje powstanie trzech pół pulsujących z tą samą częstotliwością, ale przesuniętych w fazie. Dodając wektory pół pulsujących otrzymuje się wypadkowy wektor pola wirującego wokół osi obrotu.

3. Na czym polega połączenie w zygzak transformatora trójfazowego + schemat.
   Połączenie w zygzak występuje tylko po stronie wtórnej. Uzwojenia tak połączone posiadają punkt zerowy.

4. Wymienić warunki pracy równoległej transformatorów trójfazowych i jednofazowych.
   a) napięcia znamionowe pierwotne i wtórne powinny być jednakowe
   b) grupy połączeń transformatorów powinny być takie same
   c) jednakoimiennie zaciski należy przyłączyć do tych samych szyn

5. Czy dwa transformatory o znamionowych napięciach zwarcia 3% i 5% mogą współpracować?

6. Trzy transformatory trójfazowe mają znamionowe napięcia zwarcia równe 3%, 4%, 5%, które z nich mogą być połączone do pracy równoległej i uzasadnić.

7. Co to jest grupa połączeń transformatora?
   Układy połączeń uzwojeń w transformatorach trójfazowych są oznaczane symbolem połączeń tego układu, składający się z liter i cyfr. Symbol literowy określa sposób połączeń uzwojeń:
   a) duże litery: Y – gwiazda; D – trójkąt – dla napięć pierwotnych
   b) małe litery: y – gwiazda; d – trójkąt; z – zygzak – dla napięć wtórnych
   
   Symbol cyfrowy określa wzajemne przesunięcie wskazu napięcia wyjściowego w stosunku do wskazu wejściowego. Przesunięcie wyrażone jest w godzinach( 1 godzina to 30 stopni).

8. Dlaczego transformatory pracujące równolegle muszą mieć jednakowe grupy połączeń?

9. Napisać jakie fazy napięć porównuje się przy określaniu grupy połączeń transformatora.

10. Wyjaśnić powstawanie pola pulsującego w maszynie elektrycznej.
    Pole pulsujące jest szczególnym przypadkiem pola zmiennego, które przy nieruchomej osi i zmiennej wartości zachowuje stały zwrot. Powstaje w wyniku zasilenia uzwojenia prądem przemiennym.

11. Skutki różnych napięć zwarcia transformatorów pracujących równolegle.
    Jeśli transformatory o różnych napięciach zwarcia połączymy równolegle, to przy niezmienionych odbiorach nastąpi wyrównanie napięć wtórnych wskutek przyłączenia do wspólnych szyn. Efekt ten można tłumaczyć pojawieniem się prądu wyrównawczego, płynącego między transformatorami.
    Przy pracy równoległej transformatorów o nierównych napięciach zwarcia następuje niepożądany, nierównomierny rozdział obciążeń, przy czym bardziej obciąża się transformator o mniejszym napięciu zwarcia.

12. Narysować schemat zastępczy transformatora i opisać sposób wyznaczania parametrów R_Fe i X_µ.
    (R_Fe – straty w żelazie, X_µ-oporność indukcyjna „reaktancja”).
    
    

13. Wyjaśnić dlaczego wzrost prąd na stronie wtórnej transformatora powoduje wzrost prądu na stronie pierwotnej.
    Przy zasilaniu transformatora stałym co do wartości napięciem U₁=const. I stałej częstotliwości f=const. napięcia indukowane w uzwojeniach są praktycznie stałe E₁=E’₂. Jeżeli napięcia indukowane są stałe to strumie główny, który indukuje te napięcia jest również praktycznie stały. Dlatego wzrostowi prądu wtórnego I₂ musi towarzyszyć wzrost prądu pierwotnego I₁ co wynika ze związku I₁z₁-I₂z₂=Θ_w≈const. Zmiana prądu wtórnego wywołuje zmianę prądu pierwotnego za pośrednictwem strumienia głównego w rdzeniu wskutek sprzężenia magnetycznego obu stron transformatora.
    

14. Narysować jak zmienia się charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej w zależności od rezystancji w obwodzie wirnika.
    

15. Wyjaśnić dlaczego malenie prądu na stronie wtórnej powoduje malenie prądu na stronie pierwotnej.
    

16. Narysować charakterystykę mechaniczną maszyny indukcyjnej i zaznaczyć zakresy pracy.
    

17. Regulacja prędkości obrotowej silnika indukcyjnego przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego.
    

18. Wyjaśnić jaki jest prąd pobierany z sieci i moment silnika asynchronicznego podczas rozruchu za pomocą dławika (rozrusznika stojanowego) oraz autotransformatora (zmiana wartości napięcia zasilającego).
    
    

19. Wyjaśnić dlaczego przy rozruchu silnika indukcyjnego za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt moment i prąd rozruchowy jest 3 krotnie mniejszy.
    

20. Narysować połączenie transformatora trójfazowego w zygzak.
    

21. Wyjaśnić jak zmiana obciążanie np.: zmiana prądu strony wtórnej transformatora wpływa na zmianę prądu strony pierwotnej.
    

22. Narysować jak zmienia się charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej w zależności od zmian wartości napięcia zasilającego.
    

23. Narysować wykres charakterystyki mechanicznej silnika/maszyny indukcyjnej i zaznaczyć zakres pracy i punkty charakterystyczne.
    

24. Wyjaśnić dlaczego parametry podłużne (R1, X1, R’2,X’2) schematu zastępczego transformatora wyznacza się z próby zwarcia?
    

25. Narysować charakterystykę podczas rozruchu silnika indukcyjnego za pomocą przełącznika gwiazda trójkąt – wyjaśnić dlaczego prąd przy połączeniu w gwiazdę jest 3 krotnie mniejszy niż przy połączeniu w trójkąt.
    

26. Narysować na schemacie transformator Dy.
    

27. Wyjaśnić dlaczego transformatory pracujące równolegle powinny mieć jednakowe znamionowe napięcia zwarcia?
    

28. Narysować wykres charakterystyki współczynnika cosϕ oraz sprawność η w funkcji obciążenia silnika indukcyjnego.
    

29. Wyjaśnić rozruch silników indukcyjnych za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt.
    Następuje zmniejszenie napięcia zasilania. W pierwszym etapie rozruchu uzwojenie stojana połączone jest w gwiazdę, w drugim etapie w trójkąt. Przy połączeniu w gwiazdę i właściwym doborze silnika, napięcie każdej fazy uzwojenia stojana jest $\sqrt{3}$-krotnie mniejsze niż napięcie znamionowe. Prąd pobierany w tym stanie z sieci jest więc w przybliżeniu 3-krotnie mniejszy niż prąd jaki płynąłby w przypadku połączenia w trójkąt. Moment rozruchowy jest również w przybliżeniu 3-krotnie mniejszy niż moment powstający przy połączeniu w trójkąt.