1. Dlaczego sprawność transformatora nigdy nie równa się 100%? (Co to jest sprawność transformatora i dlaczego nie osiąga 100%?) / (Zwarcie pomiarowe w transformatorze.)

Sprawność nigdy nie będzie równa 100% ponieważ podczas przenoszenia energii z uzwojenia piewotnego do wtórnego tracona jest część mocy. Straty te są na rdzeniu i uzwojeniu. Stosunek mocy po stronie wtórnej do mocy pobieranej przez transformator określa sprawność transformatora. Nie może ona być równa 100% z racji strat związanych ze zmiana energii elektrycznej w cieplną oraz innych tym podobnych problemów.

Stan zwarcia pomiarowego (zwarcie pomiarowe w transformatorze) – taki stan w którym strona wtórna jest zwarta a napięcie po stronie pierwotnej jest dużo niższe od napięcia znamionowego :

U1 = Uz ; U2 = 0 ; I1= I1n ; I2 = I2n

Uz – napięcie zwarciowe

Wzór na procentowe napięcie zwarciowe – Uz (%) = (Uz/(U1n) * 100%

Dla idealnego transformatora, przy założeniu stuprocentowej sprawności transformacji energii, tj. gdy
U1I1 = U2I2
(gdzie: U1 - napięcie w uzwojeniu pierwotnym, I1 - natężenie prądu w uzwojeniu pierwotnym, U2, I2 - analogiczne wielkości dla uzwojenia wtórnego), napięcie i natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym określone jest przez równanie:
U1/U2 = n1/n2 = I2/I1. ; n – prąd znamionowy
W przypadku transformatorów rzeczywistych równanie to spełnione jest w dobrym przybliżeniu dla typowej częstości użytkowego prądu zmiennego (50 Hz). Dla częstości wysokich nie jest ono spełnione, gdyż ze względu na wzrost znaczenia ubocznych efektów (np. upływności przez tzw. pojemności międzyzwojowe) maleje sprawność transformatora.

1. Co to jest układ trójfazowy symetryczny? Narysuj. Dlaczego wystarczy jeden watomierz? (Narysuj schemat do pomiaru w układzie trójfazowym symetrycznym.)

Układ trójfazowy jest symetryczny jeżeli źródło i odbiornik(napięcia w trzech fazach mają jednakową wartości skuteczne oraz są przesunięte względem siebie w fazie o kąt równy 120 stopni) oraz linia przesyłowa są symetryczne.

Wystarczy jeden watomierz, gdyż jeżeli jest to układ symetryczny, na każdej lini przesyłowej jest ta sama wartość.

1. Co to jest stała czasowa w układach dynamicznych? (Co to jest stała czasowa i dla jakich układów się ją określa? )

Stała czasowa określa nam po jakim czasie kondensator oraz cewka naładuje się po podłączeniu do źródła napięcia lub rozładuje po odłączeniu źródła napięcia.

Określa się ją dla układów : RL (t=L/R) oraz RC (t=RC) ; t - tał

1. Omówić własności energetyczne R, L, C .

Kondensator - jest to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych dielektrykiem.

Opornik, rezystor - najprostszy element rezystancyjny, element bierny obwodu elektrycznego. Jest elementem liniowym: spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu w nim płynącego.

Cewka- jest biernym elementem elektronicznym i elektrotechnicznym.

Cewka składa się z pewnej liczby zwojów przewodnika nawiniętych np. na powierzchni walca (cewka cylindryczna), na powierzchni pierścienia (cewka toroidalna) lub na płaszczyźnie (cewka spiralna lub płaska). Wewnątrz lub na zewnątrz zwojów może znajdować się rdzeń z materiału magnetycznego, diamagnetycznego lub ferromagnetycznego.

1. Wymienić elementy pasywne w układach elektrycznych. Co dzieje się z energią w tych odbiornikach?

Rezystor, cewka, kondensator, memrystor.

Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu w nim płynącego.

W cewce cześć jest zamieniana na energie fali elektromagnetycznej. Przy niskich czestotliwosciach i amplitudach z powodzeniem można to pominąć.

Zjawisko strat energii, spowodowane niedoskonałościami konstrukcji kondensatora i właściwościami użytego materiału dielektryka, nazywa się upływnością kondensatora.

Memrystor (ang.memristor) - jeden z podstawowych biernych elementów elektronicznych^[3] (trzy pozostałe to opornik (rezystor), kondensator i cewka). Memrystor ("memoryresistor" - opornik z pamięcią) działa jako pojedyncza komórka pamięci, może być użyty do przechowywania jednego bitu informacji, rezystancja memrystora może być sterowana prądowo^[4]. Memrystory mogą być używane do budowy tranzystorów o znacznie mniejszych wymiarach niż na to pozwalały wcześniejsze technologie, a także do konstrukcji pamięci trwałych o znacznie większej gęstości zapisu danych niż tradycyjne dyski twarde, ale o szybkości pracy zbliżonej do pamięci DRAM.

1. Zmienne stanu, wektor stanu, równanie stanu.

Warunki rezonansu fazowego.

Rezonans fazowy – wtedy Z = R + jX i wtedy X=0

Rezonans szeregowy napięc – wtedy Z = R + jXl – jXc i wtedy Xl = Xc więc WL=1/WC z tego W = sqrt (1/LC)

Wyliczone W to pulsacja rezonansowa.

Obliczanie mocy biernej, czynnej i pozornej :

Moc pozorną (S) policzysz z iloczynu wartości skutecznych napięcia i prądu.
S = U * J

Moc bierną (w tym układzie będzie miała wartość dodatnią) wyliczysz z iloczynu wartości skutecznych napięcia i prądu oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego.
Q = U * J * sin(φ)

A moc czynną tak samo jak bierną, tylko cosinusa kąta.
P = U * J * cos(φ)

Stan sinusoidalny – jest to stan który można opisać za pomocą sinusoidy np. 2sqrt2 * sin (wt + pi)

Stan ustalony – to taki w którym nie występuje zmienna czasowa np. 2 - j

Wartość średnia i skuteczna.

Jaki charakter ma dany dwójnik, udowadnianie na podstawie wykresu.

Częstość rezonansu, opór charakterystyczny -

Kiedy w dwójniku występuje rezonans? (Dobrać wartość napięcia skutecznego na pojemności dla stanu rezonansu)

- wytępuje w przypadku (R + jX) kiedy X jest równy 0.

Zmienna stanu – są to prądy w cewkach i napięcia w kondensatorach, liczba zmiennych stanu jest równa liczbie elementów reaktancyjnych (są to cewki i kondensatory,NIE DO KONCA)

1. Dlaczego w obwodach prądu stałego nie występuje zazwyczaj pojemność ani indukcyjność ?

Przy prądzie stałym indukcyjność L nie odgrywa żadnej roli, gdyż indukcyjny spadek napięcia na niej U_L = L * (dI/dt) jest równy 0, ponieważ dI/dt jest równe 0. Tak samo ma się rzecz w przypadku pojemności i_C = C* (du/dt) jest równa 0.

1. Czym różni się zwarcie pomiarowe od zwarcia awaryjnego?

Zwarcie pomiarowe - strona wtórna jest zwarta a napięcie po stronie pierwotnej jest dużo niższe od napięcia znamionowego U1 = U2 ; I1 = I1N ; I2 = I2N

Zwarcie awaryjne – zwarcie strony wtórnej następuje po przyłożeniu po stronie pierwotnej napięcia równego co do wartości napięcia znamionowego U1 = U1N ; U2 = 0 I1 >= I1N ; I2 >= I2N

Napięcie zwarciowe – napięcie które należy przyłożyć do uzwojenia pierwotnego (strony pierwontej) aby wywołać w zwartym uzwojeniu wtórnym prąd równy znamionowemu prądowi wtórnemu

6 wykład rys schematów i tabelka