Aufgabe 1 (10 Punkte) Alle Aufgabenteile sind unabhängig

Klausur 16.09.2008, „Grundlagen der Elektrotechnik I “ (BSc. MB, SB, VT, EUT, BVT)
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Aufgabe 1 (10 Punkte)
Alle Aufgabenteile sind unabhängig voneinander lösbar!
a)
(2 Punkte) Bestimmen Sie die Leerlaufspannung und den Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle für ein weiter bekanntes lineares Netzwerk mit der angegebenen Kennlinie
U
?
I
U
20 V
0
b)
6A
8A
I
(2 Punkte) Wie groß ist der Widerstand R AB , den das Ohmmeter zwischen den
Punkten A und B misst?
20 Ω
Ohmmeter
A
Ω
40 Ω
60 Ω
30 Ω
50 Ω
B
c)
(3 Punkte) Wie groß muss der Widerstand R gewählt werden, so dass an ihm eine
Spannung von 120 V abfällt?
10 Ω
8A
30 Ω
d)
120 V
R
(3 Punkte) Stellen Sie für das dargestellte Netzwerk ein 3 x 3 - Gleichungssystem
auf, mit dem die drei Ströme I1. I2, und I3 eindeutig berechnet werden können. Sortieren Sie die Gleichungen so, dass die drei Ströme auf der linken Seite und die gegebenen Quellen auf der rechten Seite des Gleichungssystems stehen.
R0
R2
I
2
I0
I1
R1
I3
R3
U0
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Elektrische Energiesysteme und Automation
Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, Eißendorfer Str. 38, 21073 Hamburg
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Aufgabe 2 (10 Punkte)
Folgendes Netzwerk soll analysiert werden:
A
L
I0
C2
C1
U0
R
U0
I0
f
R
L
C1
=
=
=
=
=
=
230 V
18,7 A
50 Hz
10 Ω
31,83 mH
159,2 µF
B
a)
(4 Punkte) Skizzieren Sie qualitativ (ohne Maßstab) das Zeigerdiagramm mit allen
Spannungen und Strömen. Geben Sie stichwortartig die Reihenfolge Ihrer Konstruktion an.
b)
(3 Punkte) Tragen Sie ausgehend von Ihrem Zeigerbild aus a) und den bekannten
Werten (U0, I0 und f) die Spannung u0(t) sowie den Strom i0(t) in das Diagramm ein,
das Sie als Beiblatt zur Klausur erhalten haben. Beschriften Sie die Achsen mit den
Maßstäben. Die Phasenverschiebung zwischen u0 und i0 sollte etwa Ihrer Skizze
aus a) entsprechen. (Name, Matr.-Nr. nicht vergessen! Melden Sie sich, wenn Sie
ein neues Beiblatt brauchen.)
c)
(3 Punkte) Berechnen Sie den komplexen Widerstand (Impedanz), den man zwischen A und B für den aus L, C1, R bestehenden Schaltungsteil messen würde.
Durch welche der Alternativen
−
−
−
„Widerstand“,
„Widerstand und Induktivität parallel“ oder
„Widerstand und Kapazität parallel“
kann man die Schaltung (L, C1, R) bei der gegebenen Frequenz ersetzen? Begründen Sie Ihre Antwort.
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Aufgabe 3 (10 Punkte)
sym. Drehstromnetz,
400V, 50 Hz
L1
I1
Um
L2
(Alle Zahlenangaben für Spannungen und
Ströme bezeichnen Effektivwerte)
P1
Im
Im
sym.
Verbraucher
U1
8A
I1
L3
U1
N
6A
Re
In der Skizze ist ein Zeigerbild der Ströme und Spannungen zu der dargestellten Schaltung gezeigt.
a)
(3 Punkte) Wie groß sind der Effektivwert der Spannung U1, die vom Verbraucher
aufgenommene Wirkleistung und der Leistungsfaktor?
b)
(3 Punkte) Bilden Sie den Verbraucher durch eine Dreiecksschaltung nach. Jeder
Strang der Dreiecksschaltung soll aus der Parallelschaltung eines Widerstandes mit
einem weiteren Element bestehen. Entscheiden Sie, ob das weitere Element eine
Induktivität oder ein Kondensator sein muss und berechnen Sie die Größen der Elemente.
c)
(4 Punkte) Das Wattmeter zeigt die durch Um und Im zu berechnende Wirkleistung
P1 an. Welche Leistung wird angezeigt? (Ein Zeigerbild hilft!)
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Nachname:
Beiblatt
Matr.-Nr.
u0(t)
t
i0(t)
t
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