א. ב. משך הבחינה: מבנה השאלון ומפתח הערכה: מכונות חשמל והנע להנדסאים ולטכנאים הנדסת חשמל הנחיות לנבחן ארבע שעות. בשאלון זה 8 שאלות. יש לענות על 5 שאלו

תמליל

1 .. משך החינה: מנה השלון ומפתח הערכה: מכונות חשמל והנע להנדסים ולטכנים הנדסת חשמל הנחיות לנחן רע שעות. שלון זה 8 שלות. יש לענות על 5 שלות לד. ערך כל שלה הו 0 נקודות. סה"כ: 100 נקודות. מועד החינה: י תשע"ט 019 מועד ' מספר השלון: ,.1.. חומר עזר מותר לשימוש: מחשון. )ין להשתמש מחש כף יד ו מחשון עם תקשורת חיצונית(. קלסר חד לד עם חומר ההרצות. ין להוצי דפים מהקלסר. שני ספרי לימוד. ין להעיר חומר עזר, ספרים ומחשונים ין הנחנים..3.1 ד. הורות מיוחדות: יש לקרו עיון ת ההנחיות דף השער ות כל שלות החינה, ולווד שהן מונות. יש להשיר ת העמוד הרשון מחרת החינה ריק. סיום המחן יש לרשום עמוד זה ת מספרי התשוות לדיקה. התשוות יידקו לפי סדר כתיתן עמוד זה. ל יידקו תשוות עודפות.. 3. יש לכתו ת התשוות עט לד, כת יד רור. יש להתחיל כל תשוה עמוד חדש ולציין ת מספר השלה ות הסעיף. ין צורך להעתיק ת השלה עצמה.. טיוטה יש לכתו מחרת החינה לד. יש לרשום ת המילה "טיוטה" רש העמוד ולהעיר קו על הכתו כדי של יידק..5. ין לחד סעיפים! לכל סעיף ששלה יש לתת תשוה נפרדת. תשוה מלה לסעיף שלה, הכרוך חישוים, הי תשוה, שה מוצ היטוי המתמטי, שלפיו ייעשה החישו, הערכים מוצים יטוי, ותוצת החישו מוצת מצעות מספר ויחידות..7 כל מספר, המוצ יטוי מתמטי, חיי להיות תוצה של חישו קודם ו נתון המופיע וף השלה ין השימוש מחשון פוטר מהצורך להצי ת הצת הערכים יטוי המתמטי. 10. תשוה שינה מנומקת ו שין דרך הפתרון מוצת ה ל תזכה ניקוד כלל. ם להערכתך חסר נתון ו קיים נתון שוי שלה, עליך לציין זת מפורש מחרת החינה, ולחור ערך מתים שיפשר לך להמשיך פתרון השלה. חוה להסיר ולנמק ת החירה..11 חל יסור מוחלט להוצי שלון ו מחרת חינה מחדר החינה! ההנחיות שלון זה מנוסחות לשון זכר, ך מכוונות לנחנות ולנחנים כחד. הצלחה! שלון זה 11 עמודים.

2 ענה על חמש שלות מין השלות 8-1 )לכל שלה 0 נקודות(. שלה מספר 1 השלה מתייחסת ליצירת המומנטים מנוע השרה. יור לשלה מוצ חלק מתרשים זרימת ההספקים וההפסדים מנוע השרה. P em P mech P out DPRCL (Rotor Copper Loss) DP mech יור לשלה 1, נתון. הנח שההספק הלקטרומנטי, P em - החלקה. s כשר, P (1 s ) mech P em : P em ידוע ם הקשר ין ההספקים P mech ו-, T em כשר - 1 המהירות הזוויתית P em 1 )8 נק'(. המומנט הלקטרומנטי שווה ל- T em T em P M של השדה המסתו. הוכח שת המומנט, כשר mech T em ניתן לחש ם דרך הה: - המהירות הזוויתית של ציר המנוע. M ) נק'(. פתח נוסחה לחישו ההפסדים החשמליים רוטור D P R C L על סמך ידיעת ההספק P em וההחלקה s. ) נק'(. השלם ת תרשים ההספקים וההפסדים. ילו הפסדים יש עוד לקחת חשון כדי? להיע להספק הכניסה P in עמוד מתוך 11

3 שלה מספר נתונים נומינליים של מנוע DC על עירור זר הם:. R a 1.,1000 הנצילות-.90% המתח- 50V, הזרם- 1A, המהירות- rpm. T 1. N m 0 מומנט ריקם. T LD המנוע צריך לסו עומס על מומנט קוע, 18N m ) נק'(. הוכח שהמנוע מסול להניע ת העומס הנתון. המשך הפתרון מתייחסים למומנט הלקטרומנטי של המנוע. לי העומס, המומנט הלקטרומנטי שלו יהיה N m ) נק'(. חש ת הזרם, הנצרך על ידי המנוע.. T em LD ) נק'(. נדרש לסו ת העומס מהירות של. 00rpm יזה מתח יש לחר למנוע? ) נק'( ד. יור לשלה מתור ופיין מכני של העומס: T em (Nm) T em LD יור לשלה n (rpm) העתק ת היור למחרתך, והשלם ת הסרטוט על ידי הוספת ופיין מכני של המנוע למצ הפעולה, המתור סעיף ' לשלה. )הנחייה לפתרון של סעיף ד'. ניתן להדיר ת ופיין המנוע על ידי שתי נקודות לד: נקודת.)T em העודה הנתונה והנקודה עור 0 עמוד 3 מתוך 11

4 שלה מספר 3, R a 0. 0, p, 50 Hz, 80 V, 00 kva נתוני נרטור סינכרוני הם: חיור Y,. kw. X ההפסדים המכניים שווים ל- s 0. 5 העומס, שמחור לנרטור, הו על ורם הספק 0.75 מפר., kw וילו הפסדי המינוט שווים ל- 00 יכול לסו ת הנרטור, הפועל ) נק'(. הוכח שמנוע דיזל על הספק נומינלי של kw נתונים נומינליים ועומס הנתון. ) נק'(. מהו המומנט, שהמנוע חיי לספק לנרטור, הפועל מצ נומינלי ועומס הנתון? )8 נק'(. חש ת הכ"מ לפזה ות זווית העומס מצ העודה הנתון. עמוד מתוך 11

5 ה. ה. שלה מספר 50 Hz 000, 00 V,100 נתון שני חד פזי מוריד מתח: kva התנדות של סליל המתח הוה הי, 0.7 ושל סליל המתח הנמוך הי הי של סליל המתח הוה הו 0.9, ושל סליל המתח הנמוך יור לשלה מתור מעל התמורה של השני: I 1 R eq jxeq I ' V 1 R 0 jx 0 V ' יור לשלה מצ ריקם נצרך הזרם של A ורם הספק של 0.1. עומס הנומינלי וורם הספק של 0.8 מפר, המתח מוצ השני הו 00. V חש ת: )10 נק'(. המתח הרשוני של השני.. הפסדי המינוט. D P Fe. נצילות השני. ) נק'( ) נק'( עמוד 5 מתוך 11

6 . 50 Hz, 0 V שלה מספר 5 נתוני מנוע השרה תלת פזי הם: חיור Y, קטים, ', R 0. 07, X , R מרכיי מעל התמורה לפזה הם:. D P mech 1300 W מוזנחת(. R 0 X )השפעת 0 7., X ' מעל התמורה של פזת המנוע מתור יור לשלה: I 1 R 1 Stator jx 1 jx' Rotor I ' V 1 I m jx jx m0 R ' s יור לשלה 5 המנוע פועל החלקה של חש ת: )10 נק'(. הזרם הנצרך וורם ההספק. r o to r. D P Cu ) נק'(. ההפסדים החשמליים רוטור.T out. המומנטים T em ו- ) נק'( עמוד מתוך 11

7 עמוד 7 מתוך 11

8 שלה מספר יור ' לשלה נתון מנה של משנה מהירות לקטרוני למנוע זרם חילופין: f = const u = const ~ R ~ S ~ T מיישר (Rectifier) + - מעל מדידות (Intermediate circuits) מהפך (Inverter) f = var u = var M 3~ מעל ויסות וקרה (Control and regulating circuit) Control input יור ' לשלה משנה המהירות הלקטרוני מוזן ממקור זרם חילופין, שהפרמטרים שלו )תדירות וודל המתח( קועים. משנה המהירות מתצע יישור מתח חילופין והפיכת המתח הישר למתח החילופין, תוך כדי שינוי התדירות ומפליטודת המתח כנדרש. ) נק'(. למה נדרש לשנות ת תדירות המתח, המיע למנוע, כדי לשנות ת מהירות המנוע? נמק ת תשותך עזרת הנוסחות המתימות. )8 נק'(. למה נדרש ם לשנות ת המתח, המיע למנוע? יזה יחס לתדירות יש לשנות ת המתח? עמוד 8 מתוך 11

9 ) נק'(. לפי יור ', המיישר הופך מתח חילופין למתח ישר. המהפך מייצר מתח תלת פזי. יור ' נרים לי המתח לכל פזה: t 10 t 0 t Three-phase PWM output voltage waveforms יור ' לשלה השיטה PWM מפשרת לקל ת צורת המתח דמוי הסינוס )הקו המקווקו(. מיזה סו של התקני הספק מורכ המהפך? פרט ת המילים נלית של השיטה.PWM מהו תרום היטוי לערית? עמוד 9 מתוך 11

10 שלה מספר 7 ין קשר ין שני סעיפי השלה. )10 נק'(. סלילי מכונות החשמל המסתוות )מנוע ו נרטור, מכונה DC ו מכונה )AC נוצר כוח לקטרומניע מושרה )כ"ם(. מהם הורמים פעולת המערכת, שקועים ת ערכו של הכ"ם? )10 נק'(. תכונות דינמיות של מערכת מנוע עומס מכני מתטות יכולת המערכת לשנות ת המהירות מודל חד לחר, פרקי הזמן הקצרים יותר. הורם העיקרי, שמשפיע על תכונה זו, הו מומנט ההתמדה )הינרציה( של המערכת. ככל שלמנוע מומנט ההתמדה של הרוטור דול יותר, כך נדרש יותר זמן לשינוי המהירות. יור ' לשלה נרית תמונה של מנוע קרה תעשייתי: יור לשלה 7 צורת הרוטור של המנוע הי לילית מורכת עם רדיוס קטן. הוכח, עזרת הנוסחה לחישו מומנט ההתמדה לופים ליליים, שרוטור כזה עדיף על פני רוטור קצר על רדיוס דול. עמוד 10 מתוך 11

11 שלה מספר 8 ופיין מכני של מנוע לזרם ישר, על עירור זר, מתור על ידי היטוי ה:. T M ( n ) n. T LD ( n ) ופיין מכני של עומס מסוים מתור על ידי היטוי ה: n, Nm נתון: T- M מומנט שמפתח המנוע יחידות - T LD מומנט שנדרש על ידי העומס יחידות rpm. n - מהירות הסיו יחידות, Nm. J מומנט ההתמדה )הינרציה( השקול של העומס ושל רוטור המנוע הו N m s e c. מצ ת מהירות המערכת, הקועה(. n ss, מצ המתמיד )לחר ההתייצות מהירות ) נק'(.. תר ת היטויים עור T M מתניעים ת המערכת ממצ מנוחה. ו- T LD כפונקציות של המהירות הזוויתית ) נק'( )10 נק'(. כתו ת המשווה הדיפרנצילית, המתרת ת תהליך ההתנעה ות יטוי השתנות המהירות זמן, ) t), תהליך ההתנעה. מהו קוע הזמן של התהליך? דוק, הם היטוי שקילת נותן תוצה מצ המתמיד, הזהה לערך המהירות, שחוש סעיף '? הצלחה! כל הזכויות שמורות למה"ט עמוד 11 מתוך 11

12 מחוון לשלון מספר מספר סעיף שלה "מכונות חשמל והנע" 9019, 9319 מועד י תשע"ט 019 רמת הערכה מטרת השלה ניקוד ( חוזים ) לסעיף חישוים תרשים זרימת 8 1 הנריה של מנוע השרה חישוים תרשים זרימת 1 הנריה הכרת תרשים זרימת 1 הנריה חישו מומנט של מנוע DC חישוים מנוע DC חישוים מנוע DC ד הכרת ופיין מכני של מנוע DC חישוים להפעלת נרטור 3 סינכרוני חישו מומנט להפעלה נרטור 3 סינכרוני חישוים נרטור סינכרוני 8 3 חישוים שני הספק על 10 סיס מעל תמורה חישוים שני הספק חישוים שני הספק חישוים מנוע השרה על 10 5 סיס מעל תמורה חישוים מנוע השרה 5 חישוי המומנטים מנוע 5 השרה הכרת משנה מהירות 1

13 לקטרוני למנוע השרה הכרת משנה מהירות 8 לקטרוני הכרת שיטת הקרה PWM הנה יצירת כוח מניע 10 7 מושרה הכרת תכונות של מנוע קרה 10 7 הכרת מצ סטטי של מנוע 8 תיור המומנטים למצ 8 הדינמי חישוים מצ הדינמי 10 8