PROVA SCRITTA DI ELETTROTECNICA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA AEROSPAZIALE – NUOVO ORDINAMENTO (COMPITO N.1) (22/03/2002) Si consideri il circuito monofase in regime periodico sinusoidale schematizzato in figura. Calcolare le correnti in ogni lato del circuito e le potenze attiva e reattiva associate ai generatori di tensione e di corrente. Dati: E s1 = 100 + j 100 V R1 = 100 L3 = 100 mH I s3 = 2 – j 1 A L1 = 90 mH C1 = 80 F E s2 = 110 + j 120 V R2 = 75 M12 = 60 mH L1 R1 C1 C1 L1 R2 Es1 M12 R1 L1 R1 L1 Es2 L3 L2 C3 Is3 = 314 rad/s L2 = 130 mH C3 = 100 F SOLUZIONE R1 R 2 j(L1 L 2 2M12 ) (R 1 jω (L1 M12 )) I m1 Es1 (R 2 j(L 2 M12 )) I s3 (R 1 jω (L1 M12 )) R1 jω L1 Z3 I m2 Es2 jM12 I s3 Z12 Correnti di maglia: R2 Im1 Es1 Is3 Z4 L2 M12 I4 R1 I m 2 = 0.7213 + j 0.8316 L1 Is3 Im2 Es2 Correnti di lato: Z3 I6 L1 C1 I 5 L1 R2 Es1 L2 M12 I3 I1 =0.1770 + j 1.2311 I 2 = 0.7213 + j 0.8316 I 3 =0.5443-j0.3995 R1 C1 A I1 I m1 =0.1770 + j 1.2311 B L3 I 4 =-2.1770 – j 0.2311 I 5 = -2.0590 +j 0.7554 C3 I 6 = 0.0590 +j 0.2446 I4 R1 L1 Es2 Is3 I2 R1 L1 Potenze complesse generatori: PEs 1 = 140.81 – j 105.41 VA PEs 2 = 179.14 – j 4.9189 VA PIs 3 = 712.62 + j 479.29 VA PROVA SCRITTA DI ELETTROTECNICA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA AEROSPAZIALE – NUOVO ORDINAMENTO (COMPITO N.2) (22/03/2002) Si consideri il circuito monofase in regime periodico sinusoidale schematizzato in figura. Calcolare le correnti in ogni lato del circuito e le potenze attiva e reattiva associate ai generatori di tensione e di corrente. Dati: E s1 = 100 + j 100 V R1 = 100 L3 = 100 mH I s3 = 2 – j 1 A L1 = 90 mH C1 = 80 F E s2 = 110 + j 120 V R2 = 75 M12 = 60 mH L1 R1 C1 C1 L1 R2 Is3 M12 R1 L1 R1 L1 Es2 L3 L2 C3 Es1 = 314 rad/s L2 = 130 mH C3 = 100 F SOLUZIONE Z12 Z 4 R 2 jL 2 j ω M12 I m1 Es1 (R 2 j(L 2 M12 )) I s3 R1 jω L1 Z3 I m2 Es2 (R1 j(L1 M12 )I s3 j ω M12 Correnti di maglia: Z12 I m1 =0.4395 – j 1.4737 R2 Is3 Is3 Im1 Z4 L2 M12 I m 2 = 1.6692 – j 0.2361 I4 R1 L1 Es1 Im2 Es2 Correnti di lato: I1 =2.0000 – j 1.0000 I 2 =1.6692 – j 0.2361 I 3 =-0.3308 + j 0.7639 Z3 I6 L1 R1 C1 C1 I 5 L1 A R2 M12 C3 I7 I4 R1 L1 Es2 I 6 =-0.1504 – j 0.0855 I 7 = -0.4395 + j 1.4737 L2 I3 B L3 Is3 I1 I 4 = -1.5605 – j 0.4737 I 5 =0.5900 – j 1.3881 Es1 Potenze complesse generatori: I2 R1 L1 PEs 1 = 103.41-j 191.32 VA PEs 2 = 155.28+j 226.28 VA PIs 3 = 297.25 +j 140.00 VA PROVA SCRITTA DI ELETTROTECNICA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA AEROSPAZIALE – NUOVO ORDINAMENTO (09/04/2002) Si consideri lo schema unifilare in figura di un sistema trifase simmetrico equilibrato. La tensione concatenata alla sbarra E è VE=1 kV. Determinare il circuito equivalente monofase. Calcolare inoltre: le correnti nei carichi C1, C2 e C3 in modulo e fase; la tensione stellata e concatenata alla sbarra A in modulo e fase; la potenza attiva erogata dal sistema di generazione simmetrico; la caduta di tensione sulla linea L1; la capacità del banco di condensatori a triangolo da inserire in derivazione alla sbarra C per rifasare ad un fattore di potenza cos=0.9, supponendo di mantenere costante la tensione. Dati: Trasformatori: T1) k1 = 25000/380 T2) k2 = 25000/1000 Pcc1%=3% Pcc2%=2% Linee: L1) L1 = 3 km L2) L2 = 5 km R1 = 0.5 /km R2 = 0.3 /km X1 = 1 /km X2 = 1 /km Carichi: C1) Vn1 = 380 V C2) Vn2 = 380 V C3) Vn3 = 1000 V Pa1 = 10 kVA Q2 = 3 kVAR Q2 = 10 kVAR cos1 = 0.8 P2 = 5 kW P2 = 15 kW Vcc1%=5% Vcc2%=5% Pn1 = 20 kVA Pn2 = 30 kVA C A B T1 C1 L1 G C2 D L2 T2 E C3 SOLUZIONE IB A ZL1 B ZT1 IC IA C EA EB ZL2 D ID E Z2 Z1 EC ZT2 I2 I1 k1 IE K2 EA 1) ED EEp Calcolo dei parametri del circuito equivalente % calcolo delle impedenze di carico % carico 1 i1m=pa1/(sqrt(3)*vn1); f1=acos(cosf1); ic1=i1m*exp(-i*f1); z1=vn1/(sqrt(3)*ic1) % carico 2 tanf2=q2/p2; f2=atan(tanf2); i2m=p2/(sqrt(3)*vn2*cos(f2)); ic2=i2m*exp(-i*f2); z2=vn2/(sqrt(3)*ic2) % carico 3 tanf3=q3/p3; f3=atan(tanf3); i3m=p3/(sqrt(3)*vn3*cos(f3)); ic3=i3m*exp(-i*f3); z3=vn3/(sqrt(3)*ic3) %trasformatori zcc1=vcc1*vt1n1*vt1n1/(100*pt1n); rcc1=pcc1*vt1n1*vt1n1/(100*pt1n); xcc1=sqrt(zcc1^2-rcc1^2); zt1=rcc1+i*xcc1 zcc2=vcc2*vt2n1*vt2n1/(100*pt2n); rcc2=pcc2*vt2n1*vt2n1/(100*pt2n); xcc2=sqrt(zcc2^2-rcc2^2); zt2=rcc2+i*xcc2 EE Z3 2) Calcolo delle correnti nei carichi ee=ve/sqrt(3) ie=ee/z3 % tensione alla sbarra E' eep=k2*ee id=ie/k2 % tensione alla sbarra A ea=eep+(zl2+zt2)*id va=ea*sqrt(3)*exp(i*pi/6) % corrente sbarra B % carico equivalente al parallelo z1-z2 z12=z1*z2/(z1+z2) ib=ea/(zl1+zt1+k1*k1*z12) eb=ea-zl1*ib % corrente alla sbarra C ic=k1*ib % corrente nei carichi i1=z2*ic/(z1+z2) i2=z1*ic/(z1+z2) i3=ie 3) Calcolo della potenza erogata da G % potenza complessa erogata da G ia=ib+id pg=3*ea*ia' % tensione alla sbarra C ec=z12*ic 4) Caduta di tensione su L1 % caduta di tensione sulla linea L1 pcb=3*eb*ib'; pb=real(pcb) qb=imag(pcb) dvl1=100*(real(zl1)*pb+imag(zl1)*qb)/(3*(abs(eb)^2)) 5) Calcolo della capacità del banco di condensatori % calcolo capacità banco di condensatori pcc=3*z12*ic*ic' tanf=imag(pcc)/real(pcc) vc=sqrt(3)*abs(ec) tanf1=tan(acos(0.9)); cap=real(pcc)*(tanf-tanf1)/(3*314*vc*vc) Risultati: I1=12.036 –j 8.9615 A I2=7.5188 –j 4.4755 A I3=8.6603 –j 5.7735 A EA=14.8 +j 0.236 kV PA= 28.270 +j 19.778 kVA C= 19. 877 F DV=0.072 % VA= 21.996 +j 13.171 kV zl1 = 1.5000e+001 +3.0000e+001i zl2 = 1.5000e+000 +5.0000e+000i z1 = 1.1552e+001 +8.6640e+000i z2 = 2.1235e+001 +1.2741e+001i z3 = 4.6154e+001 +3.0769e+001i zt1 = 9.3750e+002 +1.2500e+003i zt2 = 4.1667e+002 +9.5470e+002i ee = 5.7735e+002 ie = 8.6603e+000 -5.7735e+000i eep = 1.4434e+004 id = 3.4641e-001 -2.3094e-001i ea = 1.4800e+004 +2.3588e+002i va = 2.1996e+004 +1.3171e+004i z12 = 7.5088e+000 +5.1984e+000i ib = 2.9724e-001 -2.0424e-001i eb = 1.4790e+004 +2.3003e+002i ia = 6.4365e-001 -4.3518e-001i pg = 2.8270e+004 +1.9778e+004i ic = 1.9555e+001 -1.3437e+001i i1 = 1.2036e+001 -8.9615e+000i i2 = 7.5188e+000 -4.4755e+000i ec = 2.1669e+002 +7.5934e-001i pb = 1.3047e+004 qb = 9.2672e+003 dvl1= 7 .2174e-002 pcc = 1.2681e+004 +8.7794e+003i tanf = 6.9231e-001 vc = 3.7531e+002 cap = 1.9877e-005