The primary of 1000/250 v step-down transformer has a resistance of 0.15Ω and leakage reactance of 0.8Ω. Find the primary induced emf when the primary current is 60A at 0.8 pf lagging.

Updated: 11 months ago
উত্তরঃ

To find the primary induced EMF (\(E_1\)), we use the phasor equation for the primary side of a transformer, considering the applied voltage, current, primary winding resistance, and leakage reactance.

Given values:

        
  • Primary Resistance, \(R_1 = 0.15 \, \Omega\)
  •     
  • Primary Leakage Reactance, \(X_1 = 0.8 \, \Omega\)
  •     
  • Primary Current, \(I_1 = 60 \, A\)
  •     
  • Power Factor, \(\cos \phi = 0.8\) lagging
  •     
  • Rated Primary Voltage, \(V_1 = 1000 \, V\) (from 1000/250 V transformer rating)

Step 1: Calculate the primary winding impedance (\(Z_1\)).

\[ Z_1 = R_1 + jX_1 = 0.15 + j0.8 \, \Omega \] In polar form:
\[ |Z_1| = \sqrt{R_1^2 + X_1^2} = \sqrt{0.15^2 + 0.8^2} = \sqrt{0.0225 + 0.64} = \sqrt{0.6625} \approx 0.8139 \, \Omega \]
\[ \theta_{Z_1} = \arctan\left(\frac{X_1}{R_1}\right) = \arctan\left(\frac{0.8}{0.15}\right) = \arctan(5.333) \approx 79.38^\circ \]
\[ Z_1 \approx 0.8139 \angle 79.38^\circ \, \Omega \]

Step 2: Determine the phase angle of the current.

Given \(\cos \phi = 0.8\).
\[ \phi = \arccos(0.8) \approx 36.87^\circ \] Since the power factor is lagging, the current lags the voltage. If we take the primary voltage \(V_1\) as the reference phasor, then the current \(I_1\) will be:

\[ V_1 = 1000 \angle 0^\circ \, V \]
\[ I_1 = 60 \angle -36.87^\circ \, A \]

Step 3: Calculate the voltage drop across the primary impedance (\(I_1Z_1\)).

\[ I_1Z_1 = (60 \angle -36.87^\circ) \times (0.8139 \angle 79.38^\circ) \]
\[ |I_1Z_1| = 60 \times 0.8139 \approx 48.834 \, V \]
\[ \theta_{I_1Z_1} = -36.87^\circ + 79.38^\circ = 42.51^\circ \]
\[ I_1Z_1 \approx 48.834 \angle 42.51^\circ \, V \]

Convert \(I_1Z_1\) to rectangular form:

\[ (I_1Z_1)_{\text{real}} = 48.834 \cos(42.51^\circ) \approx 48.834 \times 0.737 = 36.00 \, V \]
\[ (I_1Z_1)_{\text{imag}} = 48.834 \sin(42.51^\circ) \approx 48.834 \times 0.675 = 33.00 \, V \]
\[ I_1Z_1 \approx 36.00 + j33.00 \, V \]

Step 4: Calculate the primary induced EMF (\(E_1\)).

The phasor equation for the primary circuit is:
\[ V_1 = E_1 + I_1Z_1 \] Therefore,
\[ E_1 = V_1 - I_1Z_1 \]
\[ E_1 = (1000 + j0) - (36.00 + j33.00) \]
\[ E_1 = (1000 - 36.00) + j(0 - 33.00) \]
\[ E_1 = 964.00 - j33.00 \, V \]

Step 5: Find the magnitude of \(E_1\).

\[ |E_1| = \sqrt{964.00^2 + (-33.00)^2} \]
\[ |E_1| = \sqrt{929296 + 1089} \]
\[ |E_1| = \sqrt{930385} \approx 964.56 \, V \]


The primary induced electromotive force (EMF) in a transformer is the voltage induced in the primary winding due to the changing magnetic flux. It effectively opposes the applied primary voltage, \(V_1\). Its magnitude is determined by subtracting the voltage drop across the primary winding's internal impedance (\(I_1Z_1\)) from the applied primary voltage. This impedance (\(Z_1\)), composed of resistance (\(R_1\)) and leakage reactance (\(X_1\)), accounts for energy losses and reactive power within the primary coil. The power factor of the current dictates the phase relationship between the current and voltage, which is crucial for accurate phasor calculations involving complex impedances.

Satt AI
Satt AI
1 week ago
369
শিক্ষকদের জন্য বিশেষভাবে তৈরি

১ ক্লিকে প্রশ্ন, শীট, সাজেশন
অনলাইন পরীক্ষা তৈরির সফটওয়্যার!

শুধু প্রশ্ন সিলেক্ট করুন — প্রশ্নপত্র অটোমেটিক তৈরি!

প্রশ্ন এডিট করা যাবে
জলছাপ দেয়া যাবে
ঠিকানা যুক্ত করা যাবে
Logo, Motto যুক্ত হবে
অটো প্রতিষ্ঠানের নাম
অটো সময়, পূর্ণমান
প্রশ্ন এডিট করা যাবে
জলছাপ দেয়া যাবে
ঠিকানা যুক্ত করা যাবে
Logo, Motto যুক্ত হবে
অটো প্রতিষ্ঠানের নাম
অটো সময়, পূর্ণমান
অটো নির্দেশনা (এডিটযোগ্য)
অটো বিষয় ও অধ্যায়
OMR সংযুক্ত করা যাবে
ফন্ট, কলাম, ডিভাইডার
প্রশ্ন/অপশন স্টাইল পরিবর্তন
সেট কোড, বিষয় কোড
অটো নির্দেশনা (এডিটযোগ্য)
অটো বিষয় ও অধ্যায়
OMR সংযুক্ত করা যাবে
ফন্ট, কলাম, ডিভাইডার
প্রশ্ন/অপশন স্টাইল পরিবর্তন
সেট কোড, বিষয় কোড
এখনই শুরু করুন ডেমো দেখুন
৫০,০০০+
শিক্ষক
৩০ লক্ষ+
প্রশ্নপত্র
মাত্র ১৫ পয়সায় প্রশ্নপত্র
১ ক্লিকে প্রশ্ন, শীট, সাজেশন তৈরি করুন আজই

Complete Exam
Preparation

Learn, practice, analyse and improve

1M+ downloads
4.6 · 8k+ Reviews