Titel

Elektrotechnik 2
10. Juli 2001
Name:………………………
Vorname:……………………………
Unterschrift:………………..
Matrikel-Nummer:………………….
Dauer: 90 Minuten
Hilfsmittel: Skript, Formeln, Taschenrechner
1. Aufgabe
Über eine Gleichstromleitung (2 Drähte) soll aus einer Quelle bei u= = 230V eine Leistung
p= = 28.75kW übertragen werden. Die Leitung besteht aus Kupfer (   0.017  10 6   m )mit
einem Durchmesser d = 16mm; die Entfernung zwischen Quelle und Verbraucher beträgt
l = 10km.
1.1 Skizzieren Sie die Anordnung.
1.2 Welchen Gesamtwiderstand RL weist die Leitung auf?
1.3 Berechnen Sie den sich ergebenden Strom und die Spannung am verbraucherseitigen
Ende der Leitung.
1.4 Die Spannung werde nun auf uh = 23kV erhöht. Beantworten Sie erneut 1.3. Bewerten Sie
das Ergebnis in Stichworten.
2. Aufgabe
Es ist die Anordnung aus Kondensator und Widerstand gegeben.
C=10F
ue
R=100k
ua
ua
als
ue
Funktion der komplexen Kreisfrequenz p  j   mit allgemeinen Werten von R und C.
Bereiten Sie die Übertragungsfunktion so auf, dass ein Doppelbruch vermieden wird.
2.1 Berechnen Sie in einer von Ihnen gewählten Methode die Übertragungsfunktion
2.2 Ermitteln Sie den Betrag der Übertragungsfunktion für (a) kleine Werte und (b) große
Werte der Kreisfrequenz .
2.3 Für welche Kreisfrequenz E gilt keine der Näherungen nach 2.2? Berechnen Sie E
nach Zahlenwert und Einheit. Berechnen Sie den Betrag der Übertragungsfunktion für
E. Übertragen Sie die Ergebnisse aus 2.2 und 2.3 in eine Wertetafel.
2.4 Zeichnen Sie ein maßstäbliches Bodediagramm für den Betrag der Übertragungsfunktion.
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3. Aufgabe
Für einen Messestand ist die Leistungsfähigkeit der Stromversorgung zu spezifizieren, damit
eine anforderungsgerechte Installation erfolgen kann. Es werden ein dreiphasiger Motor mit
PSM=25kVA, cos=0.7, eine dreiphasige elektrische Heizung mit PWH=30kW sowie 15
einphasig anzuschließende Beleuchtungseinheiten mit je 250W Anschlussleistung zum
Einsatz kommen.
3.1 Fertigen Sie eine Übersichtsskizze der Installation an. Dreiphasige Geräte sollen im Stern
geschaltet sein, ansonsten ist auf möglichst symmetrische Belastung des
Dreiphasensystems zu achten. Lesen Sie vorbereitend auch Aufgabenteil 3.3.
3.2 Welche typischen Spannungs-Effektivwerte können Sie bei einer Messung zwischen je
einer Phase und Masse bzw. zwischen jeweils zwei Phasen erwarten? Welche
Spitzenwerte treten auf?
3.3 Tragen Sie in der Skizze aus 3.1 mit Farbstift ein, wie Sie die Ströme in den drei Phasen
mit drei Amperemetern messen.
3.4 Welche Wirkleistung nimmt die Installation auf, wenn alle Verbraucher gleichzeitig in
Betrieb sind?
3.5 Mit welcher Blindleistung haben Sie (bzw. der Energieversorger) zu rechnen?
4. Aufgabe
Ein Verbraucher ist als Serienschaltung von R=10 und L=31.8mH spezifiziert; der
Verbraucher ist an eine Spannungsquelle mit der Frequenz 50Hz angeschlossen.
4.1 Wie groß ist die Impedanz Z sowie die Admittanz Y der Anordnung, jeweils nach Realteil
und Imaginärteil gegliedert? Geben Sie jeweils Zahlenwert und physikalische Einheit an.
4.2 Zeichnen Sie Z maßstäblich in der komplexen Ebene. Stellen Sie hierzu Re(Z) und Im(Z)
in dieser komplexen Ebene dar. Lesen Sie hieraus |Z| ab. Wie groß ist der Phasenwinkel
zwischen R und |Z|?
4.3 Begründen Sie in Stichworten, warum diese Schaltung bei Betrieb am Wechselstromnetz
Blindleistung aufnimmt. Warum ist man bestrebt, den Blindleistungsbedarf einer
Schaltung zu kompensieren?
4.4 Führen Sie für die vorliegende Schaltung eine Blindleistungskompensation durch
(Schaltskizze und Wert-Ermittlung).
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