Elektrotechnik

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ELEKTRO-SICHERHEITSBERATER/IN
Prüfung 16 ELEKTROTECHNIK
Elektrotechnik
Prüfung 16
Name
_________________________
Vorname
_________________________
Punkte
______________
Note
______________
Datum ___________________
Bemerkung zur Prüfung
Punktemaximum für Note 6 beträgt 32 Punkte.
Der zur Verfügung stehende Zeit zur Lösung der Aufgaben beträgt 60 Minuten.
Bei allen Lösungen sind die Formeln-, Zahlen- und Einheitengleichungen anzugeben!
Erreichte Punktzahl pro Aufgabe
Hallo ist dort der Staubsaugerkundendienst?
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ELEKTRO-SICHERHEITSBERATER/IN
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Pos. Aufgabe
Punkte
 Copyright
H.R. Niederberger
Elektroingenieur FH/STV
Betriebsingenieur HTL/NDS
Vordergut, 8772 Nidfurn
Der Autor haftet nicht für irgendwelche mittelbaren oder unmittelbaren Schäden, die in Zusammenhang mit dem in dieser Publikation Gedruckten zu bringen sind.
Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil
dieser Publikation darf ohne schriftliche Genehmigung des Autors in irgendeiner Form reproduziert werden.
Änderungen
Pos.
Titel
Bemerkung
Datum der
Änderung
Auflage
1
Fusszeile
Geändert
16.11.06
2
2
Punkte für Note 6
Angepasst an Schulprüfungssandard
17.11.06
3
3
Fusszeile
www.ibn.ch eingefügt
13.01.07
4
4
5
6
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Alle Widerstände der gegebenen Schaltung sind gleich gross. Welche Leistung
weisst R4 an Utot auf. Es ist mit Verhältnissen zu rechnen.
4
Bild 1.5
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Pos. Aufgabe
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Gegeben ist die nachfolgende gemischte Schaltung. C1 weisst eine Kapazität
von 6,4 µF auf. Die Spannung über C2 beträgt 40 V. C3=6,0 µF bei 0,36 mC.
a) (2)
b) (2)
4
Wie gross ist die angelegte Spannung?
Wie gross ist die Gesamtkapazität?
Bild 3.1.1
C2
C3
C1
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Pos. Aufgabe
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Eine Wohnung (3. Stock) mit quadratischer Bodenfläche (169m2 und Aussen2
wänden von 78m ) in einem Mehrfamilienhaus (5 Stockwerke) soll wärmetechnisch untersucht werden. Oben und unten befindet sich eine weitere Wohnung.
Der Wärmebedarf auf die Bodenfläche bezogen, für die betrachtete Wohnung
2
(Fenster und Türen enthalten), beträgt 14W/m .
Die Wohnung soll mit Speicheröfen beheizt werden. Die Kilowattstunde kostet im
Niedertarif 15Rp. Die Anfangstemperatur der 105kg schweren Magnesitsteine
(pro Speicherofen) beträgt 20°C und werden in 8 Stunden auf 600°C aufge3
wärmt. U=3x400/230V; ρM=1,74kg/dm ; cM=1,124kJ/kg°C
a)
b)
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(3)
(1)
4
Welche Kosten bringt eine Aufheizung mit sich?
Welchen durchschnittlichen k-Wert weisst der Raum auf wenn die effektiv
zugeführte Energie 19kWh (pro Speicherofen) beträgt und die Differenz
zwischen Innen- und Aussenwand 30°C beträgt?
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Pos. Aufgabe
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Punkte
Zeichnen Sie die Hystereseskurve eines weichmagnetischen Werkstoffes (2) auf.
Bezeichnen Sie die Koerzitivkraft (1) und die Remanenz (1)!
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Ein Hobbykoch wärmt auf einer 2kW/400V-Kochplatte bei einer Spannung von
411,5V, 7dl Wasser ( ϑ K = 15°C ) in einer Pfanne mit Deckel auf. Aufgrund eines
Telefonanrufes kehrt er der Küche den Rücken zu.
4
Wie lange dauert es bis das Wasser in der Pfanne vollständig verdampft ist
wenn ein Verdampfungswirkungsgrad von ηV=0,5 und ein Erwärmungsverlust
von ηW =0,56 angenommen wird (qV=2260kJ/kg; cW =4190Ws/kg°C)?
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Es handelt sich in der unteren Schaltung um eine symetrische Dreieckschaltung
mit U=3x400V. Gesucht ist der Kondensator C im Strang.
L3
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ITOT=4A
ITOT=4A
Bild 3.1
500Ω
L2
ITOT=4A
4
500Ω
L1
500Ω
6
Punkte
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Pos. Aufgabe
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Eine induktiv netzbelastende Fluoreszenzleuchte mit einem cosϕ von 0.5, wird
an Polleiter L2 angeschlossen. Es fliesst ein Strom von 0,44A. Eine weitere, kapazitive Leuchte, weisst einen cosϕ von 0.5 bei einem Strom von 0,44 A auf.
Diese Leuchte wird an L1 angeschlossen (siehe Skizze).
a)
b)
(2)
(2)
4
Wie gross ist die Neutralleiterbelastung in Ampere?
Aus versehen werden die Polleiter an den Lampenanschlüssen gegenSeitig vertauscht. Wie gross ist der Neutralleiterstrom jetzt?
Lösung graphisch (1A=5cm)!
L1
L
Bild 7.1 .4
R
L2
R
C
L3
N
ω
U12
U1N
U3N
U31
Bild 10.2
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U23
U2N
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Pos. Aufgabe
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Punkte
Ein Leiter von 12cm länge und einem Querschnitt von 4mm2 liegt zwischen den
Polschuhen mit einer Breite von 0.56m, eines Dauermagneten.
a)
(2)
b)
(2)
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4
Welcher Stromfluss muss im Leiter herrschen damit dieser im
Magnetfeld mit B=1.2T schwebt. ρCU=8.9kg/dm3
Welche Stromrichtung weisst der Stromfluss auf? Von A nach B oder
von B nach A?
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Pos. Aufgabe
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Punkte
In einem Grossraumbüro werden 22 induktive Leuchstofflampen mit einem cosϕ
von 0.45 und 14 kapazitive Leuchtstoffröhren mit cosϕ=0.45 angeschlossen. Wie
gross ist die Gesamtphasenverschiebung? (Lösung mit Hilfe Einheitskreis; eine
Lampe Scheinleistung = 4mm.
Q
4
sinϕ
Bild 7.4.1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
cosϕ
0
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0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
P
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Punkte
Einen Kran muss eine Last von 500kg heben. Zur Bewältigung dieser Last steht
ein 6poliger Motor mit einem cosϕ von 0,74 und η=60% zur Verfügung. Der
Schlupf beträgt 4%. Die Kraft des Motors wird über eine Kupplung 1:80 untersetzt auf die Seilwinde geführt. Der Aussendurchmesser der Winde beträgt
0,3m. Welcher Strom nimmt der Motor auf (U=3x400/230V)?
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4
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Punkte
Ein Schiebekondensator wird mit einer Spule L=38,5mH verschaltet. Der Kondensator weisst folgende Werte auf: Abstand der Platten 1,2 mm; εr=48. Um ein
UKW-Radiosender zu empfangen muss eine Resonanzfrequenz von 99,5MHz
eingestellt werden. Welche wirksame Plattenoberfläche weisst der Kondensator
in dieser Stellung auf?
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Punkte
Eine Spule weißt bei Gleichstrombetrieb nach 75ms (5τ) einen Widerstand von
20Ω auf. Die Gleichspannung für diesen Vorgang beträgt 8V.
a)
b)
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(2)
(2)
4
Wie gross ist der Aussschaltstrom nach 1τ?
Wie gross ist die Induktivität der Spule?
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Pos. Aufgabe
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Punkte
In einer Industrieanlage beträgt die Wirkleistung aller Motoren 45kW (Totaler
cosϕ=0,78). Im Winter werden zur Erwärmung der Halle zusätzliche Elektroheizungen mit einer Leistung von 33kW angeschlossen.
a)
b)
c)
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(2)
(2)
(2)
6
Wie gross ist der Strom im Winter?
Wie gross ist der Scheinstrom im Sommer?
Im Sommer wird die ganze Anlage neu mit einer Kompensationsanlage
betrieben. Welche Kapazität in µF müssen einer der in Dreieck geschalteten Kondensatoren aufweisen, wenn der gleiche cosϕ wie im Winter
erreicht werden soll?
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0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Q
0
sinϕ
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Bild 7.12.1
P
Punkte
cosϕ
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