FH-Gießen KLAUSUR SS 98 Prof.Dr.Thüringer

Muster einer ELT1-Klausur Prof.Thüringer (Ergebnisse am Ende)
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Aufg. 1 Elementare Schaltungen (5P)
a) Die Leerlaufspannung einer Spannungsquelle beträgt 15V, ihr Innenwiderstand 50 Ohm.
Welchen Widerstandswert hat ein angeschlossener Lastwiderstand Ra, wenn durch seinen
Anschluss die Klemmenspannung auf 14V absinkt.
20µS
30k
b) Wie groß ist der Gesamtwiderstand
zwischen den Klemmen 1 und 2,
wenn die Strecke 3 - 4
3
1
12,5µS
I ) offen
II ) kurzgeschhlossen ist ?
50k
2
4
Aufg. 2: Netzwerkanalyse (9 P)
Für das skizzierte Netzwerk sollen die Ströme I3 und I4 mit Hilfe der Maschenstrom- oder der
Knotenspannungsanalyse ermittelt werden (Überlegen Sie womit Sie weniger Rechenaufwand
haben bzw. die kleinere Matrix/ Determinante erhalten!! Sie müssen diese ausrechen !)
a) Stellen Sie die vollständige Matrix-Gleichung für das abgebildete Netzwerk auf. (Im Falle der
Maschenstromanalyse beschriften Sie noch die Maschen mit I bis III (mit Umlaufsinn).
b) Schreiben Sie die Determinanten zur Berechnung von I3 und I4 bzw. der Spannungen UA und UB
auf und berechnen sie daraus die Ströme (bitte die Werte aller Determinanten aufschreiben)
A
R1 =1 
R3 =50 
I3 = ?
B
I4 = ?
R4
40 
R2 =2 
R5
50 
U1
U2
2V
3V
R6 =9 
C
R7 =18 
V
Aufg. 3 Zusammenschalten von Kondensatoren ( 6P)
Gegeben: C1 = 8µF
C2 = 3µF und C3= 6µF
Bei geöffnetem Schalter ist Kondensator C1 auf 300V aufgeladen
worden, C2 und C3 sind noch ungeladen.
Welche Spannungen U1, U2 und U3 stellen sich nach dem Schließen
des Schalters ein, wenn die Umladevorgänge abgeschlossen sind ?
C2
U1
C1
C3
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Aufg. 4 Stern-Dreieck-Umwandlung (6P)
Berechnen Sie Spannung UX und den Strom Iq indem
Sie die Schaltung zunächst umwandeln
und vereinfachen.
R1
Beschriften Sie dazu die Eckpunkte und zeichnen Sie die Zwischenschritte der Umwandlung!
Ux
R4
R2
Tragen Sie neu berechnete Widerstandswerte
in die umgewandelte Schaltung ein!
Iq
Uq
24V
R3
R1 = R2 = R3 = 2 kOhm
R5
R6
R4 = R5 = R6 = 4 kOhm
Aufg. 5 Ersatzquellenumwandlung (6 P)
Eine Spannungs- und eine Stromquelle arbeiten auf eine gemeinsame Widerstandsschaltung
aus R3, R4 und R5.
Berechnen Sie den Strom I4
Wandeln Sie dazu die Schaltung
zuerst in eine einfache
Ersatzspannungsquelle mit Ri
und der Last R4 um !
R3=10
R1=1
I4
U0=10V
I0 =1A
R4=10
R2=5
Zeichnen Sie unbedingt alle
Zwischenschritte mit den
Zwischenwerten !
R5=10
Aufg. 6 Leistung ( 8P )
Die Batterie eines KFZ mit der Quellenspannung 12,6V und dem Innenwiderstand 0,1 Ohm
wird nacheinander mit verschiedenen Verbrauchern (Lastwiderständen Ra) belastet. Der
Zuleitungswiderstand betrage 50mOhm. Zeichen Sie zunächst das ESB.
a) Welchen Wicklungswiderstand muss der Anlasser haben, damit er die größte Nutzleistung
aus der Batterie ziehen kann? Mit welcher Betriebsspannung arbeitet der Anlassermotor also
optimal und welche Leistung (in kW und PS bitte) gibt er dabei ab? (735W = 1 PS)
b) Mit welchem Wirkungsgrad arbeitet der Stromkreis wenn anstelle des Anlassers die
Hauptscheinwerfer mit 2 x 55W / 12V eingeschaltet werden ? Welche tatsächliche
Spannung liegt dann an den Scheinwerfer-Lampen und welche tatsächliche Leistung
wird den Lampen zugeführt ?
c) Wie groß sind die Leitungsverluste im Falle a) bzw. b) in % der Nutzleistung.
Das war's !!!   
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Ergebnisse zum „Muster einer ELT1-Klausur“ verteilt im WS05/06 im Zug Thüringer
Zu Aufg.1. (Widerstands-/Leitwert -Reihen- & Parallallschaltung)
a) Ra = 0,7 Ohm
b) Offen: 40 kOhm
kurzgeschlossen: 32,6 kOhm
Zu Aufg.2: (Netzwerkanalyse)
I3= 7,5 mA
I4= 41,5 mA
Zu Aufg.3: (Kondensatoren-Verschaltung): U12 = 200V U2= 133,33V U3= 66,66V
Zu Aufg.4: (Stern-Dreieck-Umwandlung): Iq = 9mA
Ux = -12V
Zu Aufg.5: (Ersatzquellenumwandlung): I4 = 0,895A
Zu Aufg.6: (Leistung an Autobatterie):
a) Anlasser:
R = 150 mOhm P = 264,6 W (0,36PS)
b) Scheinwerfer: R = 1,309 Ohm U = 11,3V
P = 97,62W eta= 89,7%
c) eta = 33,33% bzw. 3,82%
Anmerkung Thüringer:
Die hier aufgeführten Aufgaben sind insgesamt für eine Klausur zu umfangreich und sollen zum
Üben dienen. In der Klausur werden es insgesamt weniger bzw. kürzere Aufgaben (weniger
Unterpunkte/Fragen) sein.
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