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Fach: Elektrotechnik 2 (PE)
Datum: 8-Juli-2003
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Matrikelnummer:............................
Dauer: 90 Minuten
Hilfsmittel: Skript, Taschenrechner
ERGEBNISSE MÜSSEN MIT ERKENNBAREM LÖSUNGSWEG ANGEGEBEN WERDEN
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1.Aufgabe: Schaltung mit Widerständen und Kondensator
i
R2
100k
u
R1
C
10µF
100k
1.1 Berechnen Sie die Impedanz Z der Anordnung in Gleichungsform als Funktion der
Bauelementebezeichnungen und der Frequenz.
1.2 Berechnen Sie die Admittanz Y der Anordnung in Gleichungsform als Funktion der
Bauelementebezeichnungen und der Frequenz.
1.3 Berechnen Sie nach Ihrer Wahl |Z| oder |Y| für große und kleine Werte der Frequenz in
Gleichungsform und für die gegebenen Zahlenwerte.
1.4 Übertragen Sie Ihr Ergebnis in eine maßstäbliche Graphik.
1.5 Beschreiben Sie die ermittelte Funktion mit Stichworten.
2. Aufgabe: Betrieb einer Halogen-Glühbirne an Wechselspannung
Die zu untersuchende Glühbirne soll für 12V/24W gebaut sein. Die zum Betrieb verwendete
Wechselspannung weist eine Frequenz f = 50Hz auf.
2.1 Zeichnen Sie einen Schaltplan mit Spannungsquelle, Glühbirne und Verdrahtung. Geben
Sie die Zeitfunktion der Wechselspannungsquelle mit allen wesentlichen Details an
(Gleichungsform).
2.2 Welche Zeitfunktion des Stromes ergibt sich (Angabe in Gleichungsform).
2.3 Zeichnen Sie auf kariertem Papier u(t) und i(t) maßstäblich für 2 Perioden.
2.4 i(t) soll mit einem Messgerät (Amperemeter) angezeigt werden. Ergänzen Sie die Skizze
nach 2.1 um den Einbau des Amperemeters.
2.5 Das einzusetzende Amperemeter habe bei 1mA Vollausschlag; der Eigenwiderstand des
Meßgeräts beträgt RM=5. Durch welche Maßnahme (Skizze und Berechnung des
relevanten Bauelemente-Wertes) erreichen Sie es, dass Vollausschlag des Instrumentes
beim Nennbetrieb der Glühbirne erreicht wird.
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3. Aufgabe: Transformator
3.1 u1(t) ist eine rechteckförmige Zeitfunktion (vgl. beigefügte Skizze) an der Primärwicklung
eines Transformators. Die primäre Windungszahl ist N1 = 1. Begründen Sie Ihre Wahl für
den Magnetfluss im Eisenkern des Transformators aus den Eintragungen in der Skizze (1,
d
2 oder 3). Berücksichtigen Sie dabei das Induktionsgesetzes in der Form u  N 
.
dt
3.2 Ermitteln Sie zur Fertigstellung der Skizze die Sekundärspannung u2(t) für die Situation
N2 = 4.
3.3 Nun soll die Primärspannungsquelle einen Innenwiderstand Ri=0.5 haben, der Lastwiderstand auf der Sekundärseite soll RL=50 betragen. Berechnen Sie für N1 =1 (wie oben)
die nun erforderliche sekundäre Windungszahl, wenn Leistungsmaximierung bei der
Übertragung von der Quelle zur Last gefordert ist.
3.4 Nennen Sie in Stichworten Ihnen bekannte Einsatzfelder für Transformatoren. Welche
Frequenz hat die Spannung u1? Wo ist insbesondere eine Verwendung des Transformators
wie in 3.3 allgegenwärtig?
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4. Aufgabe: Dreiphasensystem
Bild 4.1
Bild 4.2
4.1 Äußern Sie sich zur Anzahl der Leitungen in Bild 4.1 und Bild 4.2. Geben Sie jeweils an,
wo Sie den Anwendungsbereich der jeweiligen Leitungsanordnungen vorfinden können.
Welche Funktion haben die installierten Leitungen? Geben Sie zu Bild 4.1 und Bild 4.2 je
ein Beispiel der zu erwartenden Spannungs-Systeme mit der Einheit Volt an.
4.2 Nutzen Sie die Darstellung aus Bild 4.1, um den Schaltplan eines Dreiphasensystems bestehend aus Generator und Lastwiderständen zu zeichnen. Jeder Widerstand habe einen
Wert von 500 .
4.3 Für die von Ihnen in 4.1 gewählte Spannung soll die von allen Widerständen insgesamt
bezogene Leistung berechnet werden. Zeichnen Sie diese Leistung in ein maßstäbliches
Zeitdiagramm über 200ms.
4.4 Nun soll in der Belastung des Dreiphasensystems jeder Widerstand zusammen mit einer in
Reihe geschalteten Induktivität mit dem Wert 1.6H auftreten. Durch welche Schaltungsmaßnahme können Sie jeden Leistungsrückfluss vom Verbraucher zur Quelle unterbinden? Zeichnen Sie eine Schaltskizze.
4.5 Was verstehen Sie unter einem Schutzleiter? Wie ist er in ein Dreiphasen-System für Niederspannung eingebracht? Welche Funktion hat dieser Schutzleiter? Mit welcher Farbe ist
dessen Isolation ausgeführt?
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