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Seite 1 1 6 1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 6 EINPHASENWECHSELSTROM Repetitionsaufgaben 13. Auflage 6. Oktober 2007 Bearbeitet durch: Telefon Niederberger Hans-Rudolf dipl. Elektroingenieur FH/HTL/STV dipl. Betriebsingenieur HTL/NDS Vordergut 1 8772 Nidfurn Telefax E-Mail Web Copy is 055 654 12 87 055 644 38 43 055 654 12 88 [email protected] www.ibn.ch right Die Autoren haftet nicht für irgendwelche mittelbaren oder unmittelbaren Schäden, die in Zusammenhang mit dem in dieser Publikation Gedruckten zu bringen sind. Die vorliegende Publikation ist nicht geschützt. Alle Rechte liegen beim Verwender. Kein Teil dieser Publikation darf verborgen bleiben. Der Autor wünscht, dass alles reproduziert wird. Vielen Dank für eine Rückmeldung, ihre Anregungen und Ergänzungen. 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 2 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Änderungen Pos. Titel Bemerkung Version Datum der Änderung 1 Aufgabe 148 Aufgabenstellung bereinigt und Resultat ergänzt 4 22.09.06 2 Aufgaben mit Lösungsweg 7, 8 6 11.10.06 3 Aufgaben eingefügt bis 173 7 16.10.06 4 Aufgaben eingefügt 174 bis 185 8 18.10.06 5 Lösungen eingefügt 123 9 20.10.06 6 Aufgaben eingefügt 125 10 27.10.06 7 Lösungen eingefügt 125, 139 10 13.11.06 8 Lösungen eingefügt 15, 121 11 03.01.07 9 Resultat geändert 121 11 03.01.07 10 Aufgabenhinweis (H1, H2) zu Hausarbeiten von Alexander von Rotz eingefügt 12 07.03.07 11 Aufgabenhilfe zugeordnet 12 07.09.07 12 Lösung eingefügt 118, 119, 120 13 06.10.07 13 Resultat geändert 118, 179 13 11.10.07 14 Aufgabenstellung angepasst 118, 179 13 11.10.07 15 Resultat angepasst 148, 120 14 09.11.07 16 Aufgabenstellung angepasst 181 14 12.01.08 17 Resultat geändert 62, 122 14 12.01.08 18 Lösung eingefügt 53, 62, 65, 67, 95, 136, 137, 138 14 12.01.08 19 Aufgabe angepasst 127 14 15.11.09 20 Lösung eingefügt 127 14 15.11.09 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 1 1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN B H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 2 2 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN B H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 3 3 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 4 11. April 2017 www.ibn.ch 4 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN B Auflage 14 Seite 1 1 6 5 5 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Die Verbrauchte elektrische Energie kann mit einem Energiezähler kontrolliert werden. a) Wie kann mit dem Zähler die angeschlossene Leistung berechnet werden? b) Zeichnen Sie das Anschluss-Schema eines ohmischen Verbrauchers, welcher über einen Zähler angeschlossen ist (Einphasiger Anschluss)! a) P 3600 n c t kW b) Einphasen-Zähler RV 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 6 6 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Für eine Baustelle wird eine Beleuchtung gemäss Schema installiert. a) Bestimme den Strom I2 auf der Unterspannungsseite des Transformators! b) Berechne den Strom I1 auf der Oberspannungsseite des Transformators! a) I 2 6,94 A b) I1 1,25 A 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 7 Eine Spule mit R=10 und einer Induktivität von 200 mH hat eine Spulengüte von 33,7. Welche Kapazität hat der Serieschwingkreis bei Resonanz? 11. April 2017 www.ibn.ch 7 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 1,761F Auflage 14 Seite 1 1 6 8 8-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Der Strom eines Lötkolbens wird während den Arbeitspausen durch einen Vorwiderstand R=80 auf I=1A begrenzt. Durch hinzuschalten eines Kondensators parallel zum Vorwiderstand soll der Strom auf I=1,2 A angehoben werden. Berechnen Sie den benötigten Kapazitätswert (f=50Hz)? C 42,4 F RV 80 RL Lötkolben CV Schalter U 230V 50 Hz 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 9 H2 9-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein 220V/50Hz Asynchronmotor nimmt im Betrieb 5A auf. Der Gleichstromwiderstand des Motors beträgt 6. Der Motor ist mit einer Seriekapazität zu kompensieren, so dass der Zuleitungsstrom nur noch 2A (kapazitiv) beträgt. C 20,75 F L 0,1387 H a) Welche Kapazität ist notwendig? b) Welche lnduktivität hat der Motor? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 10 Im europäischen Verbundnetz beträgt die Frequenz 50 Hz. a) Wie lange dauert eine volle Schwingung? b) Wie gross ist die Kreisfrequenz? c) Welche Strecke „durchfliesst“ ein Strom während einer Periodendauer in einem Leiter? 11. April 2017 www.ibn.ch 10 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN T 20 ms 314,2s 1 4800 km Auflage 14 Seite 1 1 6 11 Eine Antenne besteht aus einem 75 cm langen Dipol. Auf welche Frequenz ist die Antenne abgestimmt, wenn die Dipollänge /2 beträgt? 11. April 2017 www.ibn.ch 11 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 200 MHz Auflage 14 Seite 1 1 6 12 Ein Radargerät sendet mit einer Wellenlänge von 9,15 mm. Auf welcher Sendefrequenz arbeitet das Gerät? 11. April 2017 www.ibn.ch 12 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 32,8 GHz Auflage 14 Seite 1 1 6 13 13 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Auf einem Netz beträgt die Kreisfrequenz 104,7 s-1 . Welcher Netzfrequenz entspricht dies? f 16 2 Hz 3 H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 14 Die Periodendauer eines Wechselstromes beträgt 16,65 ms. Wie gross ist dessen Frequenz? 11. April 2017 www.ibn.ch 14 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 60 Hz Auflage 14 Seite 1 1 6 15 Der Fernsehkanal 12 hat eine Bandbreite von 223 bis 230 MHz. Welcher mittleren Wellenlänge entspricht dies? 11. April 2017 www.ibn.ch 15 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 1,32 m Auflage 14 Seite 1 1 6 16 In einem Wechselstromnetz wurden für 120 Perioden eine Zeit von 1,2 Sekunden gemessen. Wie gross ist demnach die Netzfrequenz und die Periodendauer? 11. April 2017 www.ibn.ch 16 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 100 Hz T 10 ms Auflage 14 Seite 1 1 6 17 17 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie gross ist der Momentanwert einer Spannung mit einem Scheitelwert von 400 V für den Winkel = 65°. u 362,5V H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 18 Eine Wechselspannung mit f=50Hz hat eine Amplitude von 230 V. In welchen Zeiten stellt sich ein Momentanwert von 25 V ein? H1 11. April 2017 www.ibn.ch 18 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN T 360 t 0,35ms t Auflage 14 Seite 1 1 6 19 19 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Wechselstrom mit 400 Hz hat eine Amplitude von 6 mA. Wie gross ist der Momentanwert des Stromes nach 300 s nach dem ersten Nulldurchgang? i 4,1mA H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 20 20 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Drehspulmessinstrument zeigt eine Spannung von 223 V an. Welchen Scheitelwert hat demnach die Spannung? U 315,4V H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 21 21 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Kondensator ist für eine Gleichspannung von maximal 300 V gebaut. Für welche Wechselspannung darf er höchstens eingesetzt werden? U 212,1V H1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 22 Wie hoch sind die maximal möglichen Spannungswerte der Normalspannungen 220 V und 380 V. H1 11. April 2017 www.ibn.ch 22 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN U 3111 ,V U 537,4V Auflage 14 Seite 1 1 6 23 Welche Periodendauer haben Ströme von 60 Hz, 4 kHz und 4 MHz? 11. April 2017 www.ibn.ch 23 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN T60 16,67 ms T4 k 0,25 ms T4 M 0,25 s Auflage 14 Seite 1 1 6 24 H1 Welche Momentanwerte hat eine Wechselspannung mit U 300V nach 0,02 s und 2 ms eines Nulldurchganges bei 50 Hz? u 176,3 V u 0V 720 720 660 660 600 600 540 540 480 480 420 420 360 360 300 300 240 240 180 180 120 120 60 60 00 Prozentwerte[%] [%] Prozentwerte 110 110 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 00 -10 -10 -20 -20 -30 -30 -40 -40 -50 -50 -60 -60 -70 -70 -80 -80 -90 -90 -100 -100 -110 -110 24 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN PPhhaasseennwwi innkkeel l [[°°]] 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 25 Eine Spule hat eine Induktivität von 1,8 H und ist an einer Wechselspannung 50 Hz angeschlossen. Welchen Blindwiderstand hat die verlustfreie Drosselspule? 11. April 2017 www.ibn.ch 25 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 565,5 Auflage 14 Seite 1 1 6 26 26 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Welche Induktivität muss eine verlustfreie Spule aufweisen, wenn sie an 225 V 50 Hz angeschlossen ist und einen Strom von 18 mA aufnimmt? L 39,8H H2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 27 H2 Eine Spule mit einer Induktivität von 1,6 H wird einmal an Gleichspannung von 24 V, ein anderes Mal an eine Wechselspannung von 220 V 50 Hz angeschlossen. Wie gross ist in den beiden Fällen der Blindwiderstand? 11. April 2017 www.ibn.ch 27 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X DC 0 X AC 502,7 Auflage 14 Seite 1 1 6 28 Eine Spule liegt an 125 V 50 Hz und nimmt einen Strom von 520 mA auf. An der Wicklung wird mit dem Ohmmeter ein Wert von 82 gemessen. Wie gross sind die Scheinleistung und die Blindleistung? 11. April 2017 www.ibn.ch 28 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S 65VA P 22,17 W Q 61,1VAr Auflage 14 Seite 1 1 6 29 H2 Serieschaltung Spulen Eine Spule mit R1 40 und L1 40mH ist mit einer zweiten Spule mit R2 20 und L2 100mH in Reihe geschaltet. Die ganze Schaltung liegt an 220 V/50 Hz. a) b) c) d) Welcher Scheinwiderstand weist die Schaltung auf? Welcher Strom fliest durch die Spulen? Wie gross ist der cos bzw. der gesamten Schaltung? Mit den errechneten Werten ist massstäblich das Widerstandsdreieck zu zeichnen! e) Die Teilspannungen sind zu berechnen und dasselbe Zeigerbild zu zeichnen! 11. April 2017 www.ibn.ch 29-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z 74,39 I 2,957 A cos 0,8066 36,2 U R1 118,29V U R2 59,2V U L1 37,17V U L 2 92,91V Auflage 14 Seite 1 1 6 30 20 Eine verlustfreie Drossel mit einer Induktivität von 16 mH wird an 220 V 50 Hz angeschlossen. Wie gross sind , X L und I . 11. April 2017 www.ibn.ch 30 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 314,2s 1 X L 5,026 I 43,77 A Auflage 14 Seite 1 1 6 31 20 H2 Eine Spule mit einem ohmischen Widerstand von 15 liegt an einer Spannung von 100 V 50 Hz. Die Stromaufnahme beträgt 2,5 A. Gesucht sind: Z , L , cos , . 11. April 2017 www.ibn.ch 31 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z 40 L 118 mH cos 0,375 68 Auflage 14 Seite 1 1 6 32 Wie gross ist der induktive Widerstand einer Spule, welche bei einer Gleichspannung von 100 V 0,5 A aufnimmt, bei einer Wechselspannung von 100 V 50Hz jedoch nur noch 20 mA? 11. April 2017 www.ibn.ch 32 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 4996 Auflage 14 Seite 1 1 6 33 Eine Spule hat bei 50 Hz einen induktiven Blindwiderstand von 420 . Wie gross ist er bei 600 Hz? 11. April 2017 www.ibn.ch 33 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 5040 Auflage 14 Seite 1 1 6 34 34 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Die Induktivität einer Spule beträgt 12 H, ihr Blindwiderstand 4524 . Für welche Frequenz ist die Spule gebaut? f 60 Hz H2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 35 Eine Drosselspule hat einen Wirkwiderstand von 150, eine Induktivität von 3,2H und liegt an einer Spannung von 48V 50Hz. a) Wie gross ist die Stromaufnahme und die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom? b) Welchen Verlustwinkel und Gütefaktor weist die Spule auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 35 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) I 47,2 mA 815 , b) 8,5 Q 6,7 Auflage 14 Seite 1 1 6 36 Der Phasenverschiebungswinkel einer Spule beträgt 76°, die Wirkspannung 55V. An welcher Spannung liegt die Spule? 11. April 2017 www.ibn.ch 36 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN U 227,3V Auflage 14 Seite 1 1 6 37 H2 An einer Spannung mit der Frequenz 25 Hz liegen zwei parallel geschaltete Spulen mit Induktivitäten von je 0,2H. Wie gross ist: a) der induktive Widerstand einer Spule? b) der Gesamtwiderstand der beiden verlustfreien Spulen zusammen? 11. April 2017 www.ibn.ch 37 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) X L1 31,4 b) X L 15,7 Auflage 14 Seite 1 1 6 38 Wie gross ist die Kapazität eines Kondensators, wenn bei einer Spannung von 225V 50Hz ein Strom von 2,05A gemessen wird? 11. April 2017 www.ibn.ch 38 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 29 F Auflage 14 Seite 1 1 6 39 39 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Kondensator mit 600pF liegt an 24V 1,5MHz. Wie gross ist der kapazitive Strom? I C 136 mA H2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 40 Wie gross ist die Kapazität eines Kondensators, der bei 230 V 50 Hz einen Blindwiderstand von 1800 aufweist? 11. April 2017 www.ibn.ch 40 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 1,77F Auflage 14 Seite 1 1 6 41 41 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Zwei Kondensatoren von 60F und 80F werden in Serie geschaltet. Wie gross ist die Gesamtkapazität? C 34,3 F H2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 42 H2 42 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Von der gegebenen Schaltung sind folgende Werte bekannt: U 220V ; f 60 Hz ; I 70 mA ; C1 4F ; C3 6F E sind zu bestimmen: a) Gesamter kapazitiver Blindwiderstand! b) Teilblindwiderstände! c) Kapazität C2 d) Teilspannungen an den Kondensatoren! a) X C 3142,8k b) X C1 663 X C3 442 X C2 2,035 k c) C2 1,3 F d) U C1 46,42V U C 2 142,6V U3 30,95V 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 43 Ein Kondensator von 5F hat einen Verlustwiderstand von 0,7 M . Wie gross ist demnach der Verlustwinkel und der Gütefaktor bei 50 Hz? 11. April 2017 www.ibn.ch 43 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 0,052 Q 1099 Auflage 14 Seite 1 1 6 44 16 30 Ein Kondensator mit einer Kapazität von 12F wird an 220V 50Hz angeschlossen. a) We gross ist der kapazitive Widerstand? b) Von weichem Strom wird der Kondensator durchflossen? 11. April 2017 www.ibn.ch 44 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) X C 265 b) IC 0,83 A Auflage 14 Seite 1 1 6 45 16 31 An einer Wechselspannung von 12 V liegt ein Kondensator von 40 nF. Der Strom soIl 30 mA betragen. Für weiche Frequenz muss der Kondensator gebaut sein? 11. April 2017 www.ibn.ch 45 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f=9,95kHz Auflage 14 Seite 1 1 6 46 46 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN An einem Kondensator wird ein Strom von 20 mA bei 220 V 50 Hz gemessen. Wie gross ist die Kapazität? C=289nF 16 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 47 16 Drei Kondensatoren von je 15 pF werden parallel geschaltet. a) Wie gross wird dabei die Gesamtkapazität? b) Wie gross wäre sie, wenn die Kondensatoren in Serie geschaltet wurden? 11. April 2017 www.ibn.ch 47 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=45pF b) C=5pF Auflage 14 Seite 1 1 6 48 16 Drei Kondensatoren von 10 F, 15F und 30 F werden in Serie geschaltet. a) Wie gross wird die Gesamtkapazität? b) Wie gross würde sie, wenn die 3 Kondensatoren irrtümlich parallel geschaltet würden? 11. April 2017 www.ibn.ch 48 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=5F b) C=55F Auflage 14 Seite 1 1 6 49 19 H2 Einem Kondensator von 30 F soll ein weiterer zugeschaltet werden, damit die Gesamtkapazität 20 F beträgt. Wie soll er geschaltet werden, und welche Kapazität muss er aufweisen? 11. April 2017 www.ibn.ch 49 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Serieschaltung C=60F Auflage 14 Seite 1 1 6 50 50 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie gross ist die Kapazität eines Kondensators, der bei einem Wechselstrom von 60 Hz einen kapazitiven Widerstand von 530 aufweist? C=5F 16 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 51 51 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein idealer Kondensator von 30 F wird an eine Spannung von 125V 50Hz angeschlossen. Welcher Strom fliesst durch den Kondensator? IC=1,18A 17 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 52 52 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Welche Kapazität hat ein Kondensator, der bei einer Wechselspannung von 16 2/3 Hz (SBB-Frequenz) einen kapazitiven Widerstand von 1900 hat? C=5F 17 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 53 53 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bei welcher Frequenz hat ein Kondensator von 680pF einen Blindleitwert von 1mS? f=234kHz 17 H2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 54 17 H2 54 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Widerstand von 500 ist in Serie mit einem Kondensator von 4 F geschaltet. Die Netzspannung beträgt 220 V 50 Hz. Wie gross sind X C , Z ; I , U R , U C , cos und ? XC=796 Z=940 I=234mA UR=117V UC=186V cos=0,53 =58° Kapazitiv 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 55 55 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN An einer Spannung von 380 V 50 Hz liegen in Reihe: Ein Kondensator von 32F, eine Spule von 0,3 H und ein ohmischer Widerstand. Die Stromstärke beträgt 25 A. Es sind zu bestimmen: sind X L , Z ; X C , U R , U L , U C und cos ? Z=15,2 XL=94,2 XC=99,5 R=14,2 UR=355V UL=2355V UC=2488V cos=0,9 kapazitiv 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 56 Zu einer Spule von 7,5 H ist parallel ein ohmischer Widerstand von 1350 geschaltet. Die angelegte Spannung beträgt 125V 60Hz. Wie gross sind die Ströme, der Scheinwiderstand und der Leistungsfaktor der Schaltung? 11. April 2017 www.ibn.ch 56 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN IR=92,6mA IL=44,2mA I=102,6mA Z=1218 cos=0,9 Auflage 14 Seite 1 1 6 57 57 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine Parallelschaltung mit RLC-Gliedern liegt an 230V 50Hz. Der Kondensator hat eine Kapazität von 16F, die Spule eine Induktivität von 1,2H. Der Gesamtstrom beträgt 1,5A. Es sind folgende Werte zu bestimmen: I C , I L ; I R , R , cos und ! IC=1,16A IL=0,61A IR=1,39A R=165 cos=0,93 =22° Kapazitiv 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 58 Wie gross ist die Impedanz und der Leistungsfaktor einer Parallelschaltung mit R=110, L=600mH und C=9F bei 220V 50Hz? 11. April 2017 www.ibn.ch 58 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z=106 cos=0,97 kapazitiv Auflage 14 Seite 1 1 6 59 Ein Kondensator von 0,35F Iiegt in Serie zu einem Widerstand von 4k. Wie gross ist der Scheinwiderstand und der Strom bei einer Netzspannung von 220V 50 Hz? 11. April 2017 www.ibn.ch 59 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z=9935 I=22,1mA Auflage 14 Seite 1 1 6 60 H2 Ein ohmischer Widerstand von 20 und eine Drosselspule von 0,2H liegen in Serie an einer Spannung von 220V 50Hz. a) Wie gross ist die Stromstärke und die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom? b) Welche Teilspannungen treten dabei auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 60 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) I=3,34A =72° b) UR=67V UL=210V Auflage 14 Seite 1 1 6 61 Ein Kondensator von 10F und ein Widerstand von 50 sind in Serie an einer Spannung von 220V 50Hz angeschlossen. Welcher Strom stellt sich ein, und wie gross ist die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung? 11. April 2017 www.ibn.ch 61 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN I=o,68° =81° kapazitiv Auflage 14 Seite 1 1 6 62 H2 62 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine Serieschaltung liegt an 100V 60Hz und besteht aus einem Widerstand von 100, einer Induktivität von 1H und einem Kondensator von 10F. Wie gross sind: a) 149,95 b) 0,6669 A a) b) c) d) Gesamtimpedanz Stromstärke Teilspannungen cos und ? c) U R 66,69V U L 251,34V U C 176,9V d) cos 0,667 48 induktiv 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 63 Ein ohmischer Widerstand von 100 und ein Kondensator sind in Serie geschaltet und liegen an 220V 50Hz. Die Stromstärke beträgt 1,6A. Wie gross ist der Scheinwiderstand, der kapazitive Blindwiderstand und die Kapazität des Kondensators? 11. April 2017 www.ibn.ch 63 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z=137,5 XC=94,37 C=34,73 F Auflage 14 Seite 1 1 6 64 An einer Spannung von 220V 50Hz ist ein Widerstand von 150 und ein Kondensator von 15F parallel geschaltet. Die Teilströme, der Gesamtstrom und der Scheinwiderstand sind zu bestimmen. 11. April 2017 www.ibn.ch 64 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN IR=1,47A IC=1,04A I=1,8A Z=122 Auflage 14 Seite 1 1 6 65 H2 Ein Widerstand von 700 ist in Serie mit einem Kondensator von 2F geschaltet. Bei einer Spannung von 125V wird ein Strom von 83,3mA gemessen. An welcher Frequenz wird der Stromkreis betrieben? 11. April 2017 www.ibn.ch 65 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 60 Hz Auflage 14 Seite 1 1 6 66 Ein ohmischer Widerstand ist mit einer Spule parallel gescholtet, und beide sind an 220V 50Hz angeschlossen. Der Strom beträgt 4A bei einem cos von 0,76. Es sind zu bestimmen: Z, R, XL, IR und IL. 11. April 2017 www.ibn.ch 66 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Z=55 R=72 XL=85 IR=3,04A IL=2,6A Auflage 14 Seite 1 1 6 67 H2 Eine Glühlampe 110V / 100W soll über einen seriegeschalteten Kondensator an 220V 50Hz betrieben werden. Welche Kapazität muss der Kondensator aufweisen? 11. April 2017 www.ibn.ch 67 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C=15,19F Auflage 14 Seite 1 1 6 68 In einem Wechselstromkreis liegen die folgenden Schaltelemente in Reihe: R=120, L=1mH, C=2nF. Die Nennspannung beträgt 100V 100kHz. Wie gross sind die drei Teilspannungen? 11. April 2017 www.ibn.ch 68 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN UR=59V UL=308V UC=390V Auflage 14 Seite 1 1 6 69 Von einer Parallelschaltung aus RLC-Gliedern sind folgende Werte bekannt: R=400, C=5F, L=3H, U=220V, f=50Hz. Gesucht sind: XL, XC, Z, IR, IC, IL, I. 11. April 2017 www.ibn.ch 69 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN XL=942 XC=637 Z=392 IR=0,55A IL=0,23A IC=0,35A I=0,56° Auflage 14 Seite 1 1 6 70 Ein Saugkreis besteht aus einem Kondensator von 22nF und einer Spule von 1mH, der Verlustwiderstand beträgt 100. Wie gross ist die Resonanzfrequenz (Eigenfrquenz) der Schaltung? 11. April 2017 www.ibn.ch 70 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f0=34kHz Auflage 14 Seite 1 1 6 71 Ein Serieschwingkreis mit R=190 und L=3H liegt an einer Spannung von 220V. Die Kapazität ist zur Induktivität so abzustimmen, dass bei 50Hz Resonanz auftritt. a) Wie gross muss der Kondensator gewählt werden? b) Was für eine Stromstärke tritt auf? c) Welche Spannungen besitzen die einzelnen Glieder? 11. April 2017 www.ibn.ch 71 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=3,38F b) I0=1,16° c) UR=220V UL=1093V Auflage 14 Seite 1 1 6 72 Resonanz Parallelschwingkreis Der Verlustwiderstand eines Parallelschwingkreises beträgt 850, die Kapazität des Kondensators 3,7μF und die Spannung 24V. Die Resonanzfrequenz liegt bei 1kHz. C R ITOT U,f 72 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Für den Resonanzfall sind zu bestimmen: a) Die Gesamtstromstärke! b) Der Wert der Induktivität! c) Die Ströme in den einzelnen Gliedern. a) I=28,2mA b) L=6,85mH c) IC=IL=558A Bild 6.1.5 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 73 Eine Induktivität von 1H, ein Widerstand von 470 und ein Kondensator sind parallel geschaltet. Bei einer Frequenz 50Hz soll Resonanz eintreten. a) Wie gross ist die Kapazität zu wählen? b) Welche Güte und Bandbreite weist der Schwingkreis auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 73 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=10,1F b) Q=1,5 f=33,3Hz Auflage 14 Seite 1 1 6 74 An einer Wechselspannung von 225V sind folgende Glieder in Reihe geschaltet: R=10, L=10H, C=500pF. Welche Resonanzfrequenz beinhaltet diese Schaltung? 11. April 2017 www.ibn.ch 74 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f0=2,25kHz Auflage 14 Seite 1 1 6 75 Ein Parallelschwingkreis besteht aus einer Spule von 20mH und einem Kondensator von 400pF. Welche Resonanzfrequenz entsteht bei diesem Schwingkreis? 11. April 2017 www.ibn.ch 75 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f0=56,3kHz Auflage 14 Seite 1 1 6 76 Aus einem Frequenzgemisch soll durch einen Parallelschwingkreis die Frequenz 50Hz ausgeschieden werden. Wie gross muss die Kapazität sein, wenn die Induktivität 2,4H beträgt? 11. April 2017 www.ibn.ch 76 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C=4,2F Auflage 14 Seite 1 1 6 77 77 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Schwingkreis mit R=12, C=25nF, L=10mH liegt an einer Spannung von 80mV. Für den Resonanzfall sind zu berechnen: a) Resonanzfrequenz! b) Stromaufnahme der Schaltung! c) Sämtliche Teilspannungen! d) Güte der Schaltung! a) f0=10,07kHz b) I0=6,67mA c) UC=4,2V UL=4,2V UR=80mV d) Q=52,5 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 78 Es soll eine Reihenresonanz für 100kHz aufgebaut werden. a) Welche Induktivität ist erforderlich, wenn die Kapazität 30nF beträgt? b) Wie gross darf der ohmische Widerstand sein, damit die Güte der Schaltung 40 beträgt? 11. April 2017 www.ibn.ch 78 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) L=84H b) R=1,32 Auflage 14 Seite 1 1 6 79 Ein Saugkreis besteht aus einer Induktivität von 150H, einem Verlustwiderstand von 8,4 und einer Kapazität von 250pF. Die angelegte Spannung beträgt 10mV. a) Welche Resonanzfrequenz hat der Schaltkreis? b) Welche Spannung tritt am Kondensator bei Resonanz auf? c) Welche Güte und Bandbreite hat die Schaltung? 11. April 2017 www.ibn.ch 79 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) f0=822kHz b) UC=0,93V c) Q=93 f=8,84kHz Auflage 14 Seite 1 1 6 80 Ein Reihenschwingkreis besteht aus einem Kondensator und einer Spule von 0,1H mit einem Verlustwiderstand von 10 a) Welche Kapazität muss der Kondensator aufweisen für f0= 50Hz? b) Welche Spannungen treten an der lnduktivität und Kapazität auf bei einer Betriebsspannung von 220 V? 11. April 2017 www.ibn.ch 80 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=101F b) UL=691V UC=691V Auflage 14 Seite 1 1 6 81 Ein Sperrkreis besteht aus einer Kapazität von 900pF und einer Induktivität von 1mH. a) Für welche Resonanzfrequenz ist der Schaltkreis gebaut? b) Wie gross muss der ohmische Parallelwiderstand sein, damit die Bandbreite 800Hz befragt? 11. April 2017 www.ibn.ch 81 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f0=168kHz R=222 Auflage 14 Seite 1 1 6 82 Eine Spule besitzt eine Induktivität von 0,14H, einen ohmischen Widerstand von 12 und wird an 220V 50Hz betrieben. Gesucht sind: S, P, Q, cos. 11. April 2017 www.ibn.ch 82 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=1,06kVA P=276W Q=1,03kVar Auflage 14 Seite 1 1 6 83 20 Parallel zu einem Kondensator von 66F liegt ein ohmischer Widerstand von 120. Für den Anschluss an eine Netzspannung von 380V 50Hz sind zu berechnen: S, P, Q, cos. 11. April 2017 www.ibn.ch 83 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P=1,2kW XX=48,2; QC=3kVar S=3,228kVA cos=0,37 Auflage 14 Seite 1 1 6 84 In Serie zu einer Fluoreszenzlampe ist ein Kondensator von 3,6F geschaltet. Bei einer Spannung von 230V 50Hz fliesst ein Strom von 0,25A, und die Wirkleistung beträgt 48W. Wie gross sind S, QC, QL, Q, cos. 11. April 2017 www.ibn.ch 84 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=58VA QC=55,3Var Q=31,7Var QL=23,6Var cos=0,83 Auflage 14 Seite 1 1 6 85 In einer Anlage sind folgende Verbraucher parallel an 230V 50Hz geschaltet: 1. Eine Glühlampe 150W. 2. Zwei Fluoreszenzleuchten mit total 100W Wirkleistung und einem cos von 0,6. 3. Ein induktiver Verbraucher mit einer Stromaufnahme von 3,2A bei einem cos von 0,77. Wie gross sind P, Q, S der Anlage, und welcher Gesamtleistungsfaktor entsteht dadurch? 11. April 2017 www.ibn.ch 85 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P=817W Q=603Var S=1015VA Auflage 14 Seite 1 1 6 86 In einer Drosselspule fliesst ein Strom von 0,91A bei einer Spannung von 220V 60Hz. Wie gross ist die Schein-, Wirk-, und Blindleistung bei einem cos von 0,5? 11. April 2017 www.ibn.ch 86 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=200,2VA P=100W Q=174Var Auflage 14 Seite 1 1 6 87 Eine Fluoreszenzleuchte hat an 220V 50Hz eine Stromaufnahme von 0,43A bei einem cos von 0,52. Welche Wirkleistung nimmt die Leuchte auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 87 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P=49,2W Auflage 14 Seite 1 1 6 88 Ein Verbraucher nimmt bei 220V 50Hz 5,2A auf bei einem Leistungsfaktor von 0,8. Wie gross sind S, P und Q? 11. April 2017 www.ibn.ch 88 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=1144VA P=915W Q=686Var Auflage 14 Seite 1 1 6 89 Ein Apparat mit einem Wirkwiderstand von 0,6 und einer lnduktivität von 2,5mH wird an eine Spannung von 10V 50Hz angeschlossen. Es sind zu berechnen: S, P, Q, cos. 11. April 2017 www.ibn.ch 89 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=101VA P=62W Q=80Var cos=0,61 Auflage 14 Seite 1 1 6 90 Eine Spule mit R=30, L= 165mH, wird an 220V 50Hz angeschlossen. Wie gross sind S, P, Q? 11. April 2017 www.ibn.ch 90 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=807VA P=404W Q=702Var Auflage 14 Seite 1 1 6 91 Ein Wechselstrommotor nimmt bei 220V 60Hz eine Wirkleistung von 600W auf bei einem cos von 0,85. a) Wie gross ist die Stromaufnahme? b) Welche Blind- und Scheinleistung weist der Motor auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 91 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) I=3,21A b) S=706VA Q=372Var Auflage 14 Seite 1 1 6 92 Bei einer Serieschaltung mit RCL-Gliedern sind bekannt: U=230V, f=50Hz, P=80W, I=0,4A, C=5,6F. Es sind zu bestimmen: S, Q, QC, QL, cos. 11. April 2017 www.ibn.ch 92 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN S=92VA Q=45Var QC=90,9Var QL=45,9Var cos=0,87 Auflage 14 Seite 1 1 6 93 Drei induktive Verbraucher liegen parallel an 220V 50Hz. Dobei sind folgende Angaben bekannt (die Indizes entsprechen den jeweiligen Verbrauchern): I1=2,7A, cos1=0,65, I2=3,3A, cos2=0,85, I3=5,8A, cos3=0,81. Wie gross sind die Werte der Gesamtanlage von P, Q, S, cos, I? 11. April 2017 www.ibn.ch 93 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P=2,04kW Q=1,59kVar S=2,58kVA cos=0,79 I=11,7° Auflage 14 Seite 1 1 6 94 Wie gross muss die Kapazität eines Parallelkondensators sein, um 1kVar bei Spannungen von 220V und 380V 50Hz zu kompensieren? 11. April 2017 www.ibn.ch 94 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C220=65,77F C380=22,04F Auflage 14 Seite 1 1 6 95 95 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN An einem Netz von 220V 50Hz sind zwei Leuchtstofflampen angeschlossen. Ihre Wirkleistungen betragen P11=72W, P12=72W. Die entsprechenden Leistungsfaktoren sind cos11=0,48, cos12=0,52. QC 143,4VAr C 11,4 F a) Welche kapazitive Blindleistung muss vorgesehen werden, damit ein cos 2 0,9 eingehalten werden kann? b) Welche Kapazität müsste der Parallel-Kondensator aufweisen? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 96 Eine Natriumdampflampe mit einer Wirkleistung von 250W liegt an 220V 50Hz und hat einen Betriebsstrom von 3,1A. Zur Blindstromkompensation wird ein Kondensator von 36F empfohlen. Auf welchen cos würde damit kompensiert? 11. April 2017 www.ibn.ch 96 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN cos=0,94 Auflage 14 Seite 1 1 6 97 Welche Blindleistung ist zu kompensieren, wenn eine Beleuchtungsanlage eine WirkIeistung von 4,8kW aufweist und der vorhandene cos von 0,6 auf 0,8 verbessert werden soll? 11. April 2017 www.ibn.ch 97 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN QC=2,8kVar Auflage 14 Seite 1 1 6 98 Wie gross ist die Wirkleistung eines Verbrauchers, wenn durch die Kompensation von 4,2kVor Blindleistung der cos von 0,65 auf 0,85 verbessert werden konnte? 11. April 2017 www.ibn.ch 98 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P=7,6kW Auflage 14 Seite 1 1 6 99 Ein Verbraucher liegt an 220V 50 Hz, hat einen induktiven Leistungsfaktor von 0,75 und einen Wirkleistungsanteil von 600W. Welche kapazitive Blindleistung und Kapazität ist notwendig, um den cos auf 0,9 zu verbessern? 11. April 2017 www.ibn.ch 99 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN QC=240Var C=15,8F Auflage 14 Seite 1 1 6 100 Eine Fluoreszenzleuchte hat eine Wirkleistung von 30W und nimmt 0,37A auf bei einer Spannung von 230V 50Hz. a) Welchen Leistungsfaktor weist die Lampe auf? b) Wie gross ist die zu kompensierende Blindleistung für einen cos2 von 0,95? c) Welche Kapazität soll der Kondensator aufweisen? 11. April 2017 www.ibn.ch 100 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) cos=0,35 b) QC=69,9Var c) C=4,2F Auflage 14 Seite 1 1 6 101 Ein induktiver Verbraucher nimmt eine Wirkleistung von 560W auf. Vor der Kompensation wird eine Blindleistung von 1,12kVar gemessen, nachher jedoch 280Var. Es sind zu bestimmen: a) Der Leistungsfaktor vor und noch der Kompensation! b) Die Kapazität des verwendeten Parallel-Kondensators bei einer Spannung von 380V 50Hz! 11. April 2017 www.ibn.ch 101 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) cos1=0,45 cos2=0,89 b) C=18,5F Auflage 14 Seite 1 1 6 102 Eine Leuchtstofflampe hat eine Leistungsaufnahme von 65W und einen Betriebsstrom von 0,67A bei einer Spannung von 230V 50Hz. a) Wie gross muss die Kapazität des Parallel-Kondensators sein, wenn der cos auf 0,94 verbessert werden soll? b) Welche Stromgrösse tritt noch der Kompensation auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 102 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) C=7F b) I=0,3A Auflage 14 Seite 1 1 6 103 Ein Wechselstrommotor nimmt bei einer Spannung von 220V 50Hz einen Strom von 15A auf. Seine Wirkeistungsaufnahme beträgt 2,74kW. Es sind zu berechnen: a) S, Q, cos! b) Die Blindleistung und Kapazität des Kondensators für eine Verbesserung des Leistungsfaktors auf 0,93! 11. April 2017 www.ibn.ch 103 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) S=3,3kVA Q=1,85kVar cos=0,83 b) C=50,5F Auflage 14 Seite 1 1 6 104 Ein Heizgerät hat einen Anschlusswert von 7,5kW bei einer Spannung von 380V und ist über eine 30m lange Kupferleitung von 4mm2 Querschnitt mit dem Netz verbunden. Welche Spannung sollte das Netz aufweisen, damit das Gerät mit der Nennleistung betrieben werden kann (Netzzuleitung rein ohmisch)? 11. April 2017 www.ibn.ch 104 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN UA=385,2V Auflage 14 Seite 1 1 6 105 105 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein ohmischer Verbraucher von 3,8kW 220 V soll über eine 35m lange CuLeitung (Netzzuleitung rein ohmisch)? angeschlossen werden. Wie gross muss der Querschnitt gewählt werden, damit a) die NIN eingehalten werden (Verlegung im Rohr und im Beton) und der Spannungsabfall 4% nicht übersteigt? b) Wie gross wird der Spannungsabfall und die Verlustleistung für den gewählten Normquerschnitt? a) u=8,8V; A=2,4mm2 Normquerschnitt= 2,5mm2 I=17,3A; Qerschnitt nach NIN A=4mm2 b) u=5,3V; u%=2,4% P=91,7W; P%=2,4% 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 106 Ein Verbraucher von 1,8kW 220V hat einen cos von 0,65. Welchen Querschnitt muss die 20m lange Kupferzuleitung (rein ohmisch) mindestens aufweisen, damit der Leistungsverlust von 2% nicht überschritten wird? 11. April 2017 www.ibn.ch 106 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN A=2,04 mm2 Nächster genormter Qerschnitt 2,5mm2 Auflage 14 Seite 1 1 6 107 Eine rein ohmische Zuleitung wird mit drei ohmischen Verbrauchern wie in der Darstellung belastet. Die Speisespannung beträgt 220V 50Hz: I1=4,8A, I2=3,6A, I3=4,5A, l1 =16m, l2 =19m, l3 =26m a) Welcher Cu-Querschnitt muss gewählt werden, damit der Spannungsabfall unter 3% liegt? b) Es ist zu prüfen ob der Querschnitt den NIN entspricht, wenn die Leitungen in wärmedämmendem Material verlegt sind. (Wenn nicht, müsste er angepasst werden)! 11. April 2017 www.ibn.ch 107 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) A=1,4mm2 Nächster Normquerschnitt A=1,5mm2 b) Gemäss der Summe der Ströme und der Verlegeart A=2,5mm2 Auflage 14 Seite 1 1 6 108 Eine Beleuchtungsanlage ist wie in Aufgabe 107 zu installieren. Wie gross muss der Cu-Querschnitt gewählt werden, damit der Spannungsverlust im Maximum 4% beträgt? Wie gross ist der Querschnitt nach NIN zu wählen (begründen Sie die Lösung)? U=220V, f=50Hz, P1=620W, P2=3kW, P3=2,6kW, l1 =20m, l2 =4m, l3 =6m, cos1=0,5, cos2=1,0, cos3=0,6 11. April 2017 www.ibn.ch 108 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Gemäss Spannungsabfall könnte ein Querschnitt von A=4mm2 gewählt werden. Nach der Strombelastung und Vorschrift nach NIN muss ein Querschnitt von A=10mm2 gewählt werden. Auflage 14 Seite 1 1 6 109 An einem 220V-Netz wird am Anfang der Speiseleitung eine Spannung von 229V und an deren Ende 218V gemessen. Wie gross ist der Spannungsabfall in Volt und Prozent? 11. April 2017 www.ibn.ch 109 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN u=11V u%=5% Auflage 14 Seite 1 1 6 110 Die rein ohmische Zuleitung zu einem Gartenhaus wird 55m lang. Für die Beleuchtung und Kleinapparate ist mit einer ohmischen Belastung von 2,6kW zu rechnen. Die vorhandene Spannung beträgt 225V 50Hz. Der Spannungsabfall soll nicht mehr als 2% betrogen. Der Kupferquerschnitt bei Verlegung in wärmedämmendem Material ist zu berechnen in bezug ouf: a) die Stromdichte (NIN)! b) den Spannungsabfall! c) Was für ein Leiterquerschnitt ist vorzusehen? 11. April 2017 www.ibn.ch 110 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) A=2,5mm2 b) A=6mm2 c) A=6mm2 Auflage 14 Seite 1 1 6 111 Ein elektrischer Rasenmäher nimmt im Nennbetrieb bei einer Sponnung von 220V 4,3A auf und wird über ein Verlängerungskabel von 3x1mm2 Cu gespiesen. Wie lange darf das rein ohmische Kabel sein, damit der Spannungsabfall von 5% nicht überschritten wird? 11. April 2017 www.ibn.ch 111 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN l=73m Auflage 14 Seite 1 1 6 112 Wie hoch ist der Spannungsabfall auf einer 36m langen rein ohmischen CULeitung von 4mm2 Querschnitt für einen Heizkörper von 6kW Anschlusswert bei 380V. Welchem prozentualen Spannungsabfall entspricht dies? 11. April 2017 www.ibn.ch 112 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN u=5V u%=1,3% Auflage 14 Seite 1 1 6 113 Am Anschlusspunkt einer Beleuchtungsanlage wird ein Strom von 5,8A bei 220V gemessen. Die Länge der rein ohmischen Zuleitung beträgt 28m, der Querschnitt 1,5 mm2 Cu. a) Wie gross ist der Spannungsabfall in V und %? b) Mit welchem Leistungsverlust in W und % ist zu rechnen? 11. April 2017 www.ibn.ch 113 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) u=3,8V u%=1,7% b) P=22W P%=1,7% Auflage 14 Seite 1 1 6 114 Eine Beleuchtungsanlage mit P=2,9kW, cos=0,66, U=220V wird über eine rein ohmische Zuleitung von 40m angeschlossen. Der Cu-Querschnitt beträgt 4mm2. Wie gross sind: a) Spannungsverlust und Spannungsabfall in V und %? b) Leistungsverlust in W und %? 11. April 2017 www.ibn.ch 114 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) UV=4,6V UV%=2,1% b) PV=140W PV%=4,8% Auflage 14 Seite 1 1 6 115 115 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine 40m lange Kupferleitung von 6mm2 Querschnitt ist an 220V angeschlossen und führt einen Strom von 23A bei einem cos von 0,62. a) Wie gross ist der Spannungsabfall auf der Leitung und der Spannungsverlust in V und %? b) An welcher Spannung Iiegt der Verbraucher? c) Welcher Leistungsverlust in W und % tritt auf? a) U=3,3V U%=1,5% b) UE=216,7V c) PV=124W PV%=3,95% 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 116 Für die Anleuchtung eines Gebäudes sind Gasentladungslampen vorgesehen mit einem Anschlusswert von 2,65kW bei einem cos von 0,64, 220V, 50Hz. Die einphasige rein ohmische Zuleitung wird 65m lang. a) Welcher Cu-Querschnitt ist nach NIN (bei Verlegung auf Beton im Rohr) zu wählen? b) Wie gross wird der Spannungsverlust? c) Falls der prozentuale Spannungsverlust grösser wird als 3%, soll der Querschnitt entsprechend angepasst werden! d) Der relative Spannungs- und Leistungsverlust ist für den definitiv gewählten Querschnitt zu ermittein! 11. April 2017 www.ibn.ch 116 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) A=4mm2 UV=6,85V b) A=6mm2 c) UV=2,1V PV=5,1W Auflage 14 Seite 1 1 6 117 A6 Die Skizze der Aufgabe 107 stellt das Prinzipschema für folgende Anschlusswerte dar: U=220V, f=60Hz, P1=2kW, cos1=1,00, l1 =22m, P2=850W, cos2=0,52, l2 =28m, P3=650W, cos3=0,66, l3 =34m a) Wie gross ist der Spannungsverlust und der Spannungsabfall in V und 0/o unter Einhaltung der NIN (Normverlegung)? b) Welcher Leistungsverlust in W und % entsteht in Abhängigkeit des gewählten Leitungsquerschnittes? c) 11. April 2017 www.ibn.ch 117 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) UV=2,1V UV%=1,1% b) PV=62,3W PV%=1,8% Auflage 14 Seite 30 Zwei Motoren liegen parallel an einer Klemmenspannung von 500V, 50 Hz. Der eine leistet 33 kW bei 0,82 und cos 0,65 , der andere 26 kW bei 0,78 . Der Gesamtleistungsfaktor beträgt 0,5. Lösungen grafisch und rechnerisch ausführen! I1 123,83 A 600 m IT 294,3 A I 2 174,09 A ITOT I1 U1 50Hz M1 IC I2 M2 U2= 500 V 118 118-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN F 1 1 6 cos2 0,384 U1 520,6 V ITC 195,8 A Bild 6.1.3 cos TC 0,751 a) Wie gross sind die Teilströme I 1 und I 2 und der Gesamtstrom I ohne Kompensation? b) Wie gross ist der Leistungsfaktor des zweiten Motors? c) Wie gross ist die Spannung U am Beginn der 600m langen Zuleitung von 150 mm 2 - Cu ohne Kompensation? d) Wie gross werden Gesamtleistungfaktor und Gesamtstrom, wenn den Motoren ein Kondensator von 800 F zugeschaltet wird? Q sin 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 cos 0 11. April 2017 www.ibn.ch 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 P Auflage 14 Seite 1 1 6 11. April 2017 www.ibn.ch 118-2 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Auflage 14 Seite 1 1 6 119 119-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie gross ist in nachfolgender Schaltung bei einer Gesamtspannung von 110V/50Hz): a) Z 8,059 32 b) a) die Impedanz der Gesamtschaltung? b) die Zweigströme? c) der Gesamtstrom? Bild 6.1.1 5 15 ITOT I1 I1 8,136 A I 2 6,208 A C) IT 13,65 A I2 110V, 50Hz 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 120 32 120 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN In einer Kühltrühe sind bei –15°C 4 kg Eis. Was kostet die Abtauung auf +10°C bei einem Wirkungsgrad von 52% ( CEis 2,09 kJ / kg C ; K 10,39 Rp. CW 4,19 kJ / kg C ; L f 332 kJ / kg ; Stromkosten k 12 Rp / kWh ). 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 121 33 121 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bei einer Alu-Schiene 10x5 mm wird während einer Minute eine Erwärmung von 20°C auf 200°C gemessen. Die Wärmeabgabe an die Umgebung wird nicht berücksichtigt ( CU 2,7 kg / dm 3 ; C Al 0,896 kJ / kg C ; 0,03 mm 2 / m ). I 777,7 A Wie gross ist der Strom in der Al-Schiene? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 122 33 a) Wie gross ist in der nachfolgender Schaltung der Gesamtstrom bei 50 Hz ? b) Ist die Schaltung induktiv oder kapazitiv bei 50 Hz ? Begründen Sie ihre Antwort und unterstützen Sie Ihre Aussage mit einer Berechnung. c) Wie wäre bei der gegebenen Schaltung der Gesamtstrom bei Resonanz und die Resonanzfrequenz? a) I 4,806 A b) kapazitiv c) I 4,6 A f 0 41,11 Hz F 50 I T O T 2 3 0 V 5 0 H z 122 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN B ild1 .2 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 123 34 Ein Gleichstromkreis mit 30A soll mit einem A-Meter mit 300mA und 150 Teilstrichen gemessen werden. Der Innenwiderstand des A-Meters beträgt 500 m. Wie gross muss der Shuntwiderstand ohne Berücksichtigung der Kabel sein? 11. April 2017 www.ibn.ch 123 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN RSh 5, 05 m Auflage 14 Seite 1 1 6 124 34 Transformator – Niedervolt In einer Haushaltküche wird eine Niedervolt-Halogenbeleuchtung montiert. Die Vorschriften sollen Berücksichtigt werden (Beilage 124) .Die Primärspannung des 200VA Transformators beträgt 230 V / 50 Hz, die Sekundärspannung im Leerlauf 12,4V und bei maximaler Belastung 11,6 V. Es sind 3 Niedervoltleuchten à UN=12 V / 50 W an diesen Trafo angeschlossen. Die Distanz der UP-Leitungen (Kabel) sind wie folgt: Vom Trafo zu Leuchte 1 beträgt 8m. Von Leuchte 1 zu Leuchte 2 ist der Abstand 1,5m und von Leuchte 2 zu Leuchte 3 misst man einen Strecke von 3m. a) b) c) (1) d) e) (1) 11. April 2017 www.ibn.ch (1) (1) (1) 124-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 0,0496 11,821V 6,0 mm2 U1 11,28V U 2 11,21V U 3 11,14V Wie gross ist der Innenwiderstand des Trafo? Wie gross ist die Klemmenspannung des Trafo? Welche minimalen Normquerschnitte sind in den einzelnen Abschnitten zu empfehlen? Wie gross ist die jeweilige Spannung an den Verbrauchern? Überprüfen Sie, ob der Spannungsabfall (UN=12 V) von <5% bei den Verbrauchern nicht überschritten wird. Auflage 14 Seite 1 1 6 124-2 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Beilage 124 (Beilage zu Aufgabe 124) 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 125 35 P15 Kompensation 18 FL-Leuchten mit einem cos von 0,467 induktiv sollen durch dazuschalten von weiteren FL (cos von 0,467 kapazitiv) auf einen cos von 0,92 kompensiert werden. Wie viele müssen es sein? Q 125-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 12 FL sin Bild 7.4.1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 cos 0 11. April 2017 www.ibn.ch 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 P Auflage 14 Seite 1 1 6 126 35 Ein Einphasentrafo zur Speisung eines Schmelzofens hat eine Leistung von 150kW, cos=0,8 und der Wirkungsgrad ist 0,85. Die Trafoübersetzung beträgt 12kV zu 125V. a) Wie gross ist der Primärstrom? b) Wie gross ist der Sekundärstrom? c) Wie gross ist der Wirkungsgrad, wenn bei Vollast die gesamte Verlustleistung 3000W beträgt? 11. April 2017 www.ibn.ch 126 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) I1 18,38 A b) I 2 1764,7 A c) 0,98 Auflage 14 Seite 1 1 6 127 35 127 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Einphasentransformator Von einem Trenntrafo sind folgende Daten bekannt: N1 370 Windungen, Mittlere Feldlinienlänge lm 0 ,26 m , max. lnduktion B̂ 0 ,7 T , Eisenquerschnitt A 40cm 2 , Primärstrom I 0 ,26 A , Frequenz f 50 Hz . N 2 85 , U 2 52 ,84 V Z K 2,947 I K 17 ,93 A U 2 230 V Wie gross sind: a) U2=? b) Sekundäre Kurzschlussimpedanz und Kurzschlussstrom bei einer momentanen Kurzschlusspannung von 1,45%? c) U1=? c) 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 128 128-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Parallelschwingkreis Anzeige auf Messgerät 25V, Endausschlag 30V mit 40kΩ pro Volt. 35 a) R R Q X L XC Q b) X L X CL R R c) L 2,45 mH Folgende Fragen sind zu beantworten: a) b) c) 11. April 2017 www.ibn.ch (1) (1) (2) Wie ist die Güte bei einem Parallelschwingkreis definiert? Stellen Sie die Güte eines Serieschwingkreis mit R und X dar! Berechnen Sie die Induktivität bei einer Güte von Q=5, bei C=120nF. Auflage 14 Seite 1 1 6 129 129 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie bestimmt man den Augenblickswert einer sinusförmigen Spannung? 37 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 130 Wie berechnet man die Wellenlänge bei Wechselströmen? 36 11. April 2017 www.ibn.ch 130 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN c f Auflage 14 Seite 1 1 6 131 131 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Warum entsteht beim Wechselstromgenerator eie sinusförmige Spannung? 36 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 132 132 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Was versteht man unter Periodendauer und Frequenz? Von welchen Grössen sind sie abhängig? 36 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 133 133 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Erklären Sie das Prinzip der Spannungserzeugung durch einen bewegten Leiter im Magnetfeld. 36 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 134 134 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Was versteht man unter dem Begriff „Kreisfrequenz“ respektive „Winkelgeschwindigkeit“ und wie berechnet man sie? 37 38 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 135 31 135 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bestimmen Sie für eine Serieschaltung aus R=1Ohm und L=2mH bei einer Spannung von 5V/50Hz alle Widerstände, Spannungsabfälle, Leistungen und den Leistungsfaktor. Z 1,181 I 4,234 A U R 4,243V U L 2,66V P 17,93W QL 11,26VAr S 21,17VA cos 0,8468 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 136 31 Eine Glühlampe 25W/230V soll unter Zwischenschaltung eines Kondensators an 400V/50Hz angeschlossen werden und dabei die Nennleistung aufnehmen. Wie gross ist die Kapazität des Kondensators? 11. April 2017 www.ibn.ch 136 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 1,06 F Auflage 14 Seite 1 1 6 137 31 Eine Spule nimmt bei 230V / 50Hz einen Strom von 1,9A auf. Ihre Wirkleistung beträgt 260W. Zusammen mit einem Vorwiderstand soll sie an 400V angeschlossen werden. Bestimmen Sie: a) Den Leistungsfaktor der Spule und den Vorwiderstand R1 . b) Den Leistungsfaktor und die Leistungsaufnahme der Kombination. 11. April 2017 www.ibn.ch 137 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN cosL 0,5949 R1 114,7 S 760VA P 673,9W QL 351,3VAr cos 0,8868 Auflage 14 Seite 1 1 6 138 32 Eine Glühlampe und ein Kondensator von 13 F liegen in Serie an einer Spannung von 250 V / 50 Hz , wobei ein Strom von 0,44 A fliesst. Dieser Strom entspricht dem Nennstrom der Glühlampe. Berechnen Sie die Nenndaten der Glühlampe und den Leistungsfaktor der ganzen Schaltung. 11. April 2017 www.ibn.ch 138 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN P 99,25 W cos 0,9024 Auflage 14 Seite 1 1 6 139 31 Für eine 300 W / 230 V - Glühlampe soll eine Dämmerlichtschaltung (Lampenspannung U=125 V) mit Hilfe eines Kondensators aufgebaut werden. Der Dämmerungsgrad wird mit einem Vorwiderstand festgelegt. Mangels eines A-Meters, wird ein Zähler mit c 4800 1 / kWh in den Stromkreis geschaltet und in 30 s werden 5 Umdehungen gezählt. Die Frequenz beträgt 50 Hz . Bestimmen Sie die Kapazität, sowie den Leistungsfaktor der ganzen Schaltung. 11. April 2017 www.ibn.ch 139 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 15,28 F cos 0,7665 Auflage 14 Seite 1 1 6 140 32 Ein Dämmerungsschalter wird mit Hilfe einer Glühlampe und einem Kondensator aufgebaut. Um den richtigen Abdämerungsgrad einzustellen, wird mit einem Regulierwiderstand ein Strom von 0,6 A bei 230 V eingestellt, wobei die Lampenspannung sowie die Spannung am Vorwiderstand 90V beträgt. Welcher Kondensator ist zu wählen? 11. April 2017 www.ibn.ch 140 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 13,33 F Auflage 14 Seite 1 1 6 141 32 Eine Induktivität von 300 mH und ein Kondensator von 3 μF sind in Serie geschaltet. Am Kondensator liegt eine Spannung von 230 V / 50 Hz. Bestimmen Sie den Stromfluss durch die Kombination und die Spannung an der Spule. 11. April 2017 www.ibn.ch 141 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN I 0,2168 A U L 20,43V Auflage 14 Seite 1 1 6 142 32 Eine Spule mit R=38 Ω und L=845 mH ist in Serie geschaltet mit einem Kondensator. Wie gross muss dieser sein, damit bei 50 V und 100 Hz Resonanz eintritt? Für welche Spannung muss der Kondensator bemessen sein? 11. April 2017 www.ibn.ch 142 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 2,997 F UC 698,6V Auflage 14 Seite 1 1 6 143 32 Ein ohmscher Widerstand mit 100 Ω, eine Spule mit 0,6 H und ein Kondensator mit 50 μF sind in Serie an 230 V / 50 Hz angeschlossen. Bestimmen Sie alle Widerstände der Kombination, den Strom sowie die Spannung an den Einzelteilen. 11. April 2017 www.ibn.ch 143 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 188,5 X C 63,66 Z 159,95 I 1,47 A U R 143,8V U L 271,05V UC 91,54V Auflage 14 Seite 1 1 6 144 32 Für die Einleitung eines Zündvorganges wird eine Serie-Resonanzschaltung aus R=8 Ω, C=100 μF und eine Drosselspule benutzt. Die Spannung beträgt 230 V / 50 Hz. Welche Daten muss die Drosselspule aufweisen? Welche Spannung tritt am Kondensator auf? 11. April 2017 www.ibn.ch 144 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 31,83 L 0,1013H I 28,75 A UC 915,1V Auflage 14 Seite 1 1 6 145 Bestimmen Sie für folgende Schaltung jeweils alle Widerstände, alle Spannugen und alle Leistungen sowie den Leistungsfaktor. 33 2 3 0 V ,5 0 H z I B ild 5 . 1 11. April 2017 www.ibn.ch 145 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 2 , 5 F X L 251,3 X C 1273,2 Z 1026,8 I 0,22399 A U R 22,4V U L 56,29V UC 285,18V P 5,017W QL 12,61Var QC 63,88Var S 51,52VA Auflage 14 Seite 1 1 6 146 146 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Durch welche einfache Induktivität resp. Kapazität kann die folgende Schaltung für Anschluss an 50 Hz ersetzt werden? C 5,725 F 33 65mH Bild 6.10.2 13F 10F 35mH 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 147 33 Bestimmen Sie für eine Frequenz von 800 Hz die Daten für den veriablen Kondensator C2 so, dass der Phasenwinkel der Schaltung zwischen 45° bis 45° verstellbar ist. C2 0,3410 F C2 0,2424 F 40mH 0,7F Bild 6.10.1 11. April 2017 www.ibn.ch 147 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C2 Auflage 14 Seite 1 1 6 148 33 Eine Drosselspule nimmt bei einer Spannung von 110 V/50 Hz einen Strom von 3,4 A auf. Der Gleichstromwiderstand beträgt 6 Ω. Schaltet man in Serie dazu einen Kondensator, so sinkt der Strom auf 0,28A.Wie gross ist die Kapazität des Kondensators und die Induktivität der Spule, wenn sich die Gesamtschaltung induktiv oder kapazitiv verhält? 11. April 2017 www.ibn.ch 148 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X L 31,79 L 0,1012 H C 7,497 F C 8,817 F Auflage 14 Seite 1 1 6 149 34 Ein Kondensator von 4F und eine Drosselspule sind in Serie geschaltet und ergeben zusammen einen Gesamtwiderstand von 250. Verdoppelt man die Kapazität des Kondensators, so ergibt sich mit der gleichen Spule eine Impedanz von 150. Die Frequenz beträgt 50 Hz. Welche Daten hat die Spule? R 1 L 1 B ild 4 . 2 11. April 2017 www.ibn.ch 149 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 1 4 F R 2 L 2 L 1,74 H R 19,9 C 2 8 F B ild 4 . 3 Auflage 14 Seite 1 1 6 150 34 Eine Drosselspule von 70,5 mH bildet zusammen mit einem parallelgeschalteten Kondensator einen Schwingkreis mit der Frequenz von 300 Hz. Wie gross ist die Kapazität des Kondensators? 11. April 2017 www.ibn.ch 150 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 3,992 F Auflage 14 Seite 1 1 6 151 35 Ein Kondensator mit einer Kapazität von 5 F bildet zusammen mit einer Spule einen Parallelschwingkreis mit einer Frequenz von 500 Hz. Bestimmen Sie die Induktivität der Spule. 11. April 2017 www.ibn.ch 151 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN L 20,2 mH Auflage 14 Seite 1 1 6 152 Bestimmen Sie in den folgenden Schaltungen alle Ströme, alle Widerstände, und die Daten der Spule resp. Kapazität. 35 ITOT= 0,29 A L Bild 6.3.11 Z 72,73 X L 199,8 R1 234,25 R2 117,1 Bild 6.3.10 ITOT= 1,65 A R R/2 I1 0,5123 A I 2 1,024 A I L 0,6006 A L= 0,636 H 120V 50Hz Bild 6.3.12 Z 30,30 X L 40,0 L 63,66 mH Bild 6.3.11 ITOT= 3,3 A C 2,5 A 100V 100Hz L Bild 6.3.12 0,5 H ITOT 6,5 A Bild 6.3.13 11. April 2017 www.ibn.ch Bild 6.3.10 I R 0,12 A I L 0,264 A X L 181,8 L 144,7 mH 400 48V 200Hz 152 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 50 C 230V 50Hz I R 2,907 A IC 0,9382 A X C 106,6 C 14,93 F Bild 6.3.13 C 29,75F X L 157,1 X C 107,01 UC 491,4V U L 721,4V Auflage 14 Seite 1 1 6 153 35 153 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine reale Spule (R=15Ω und L=80mH) sowie ein Kondensator mit C=4μF liegen parallel an 100V/200Hz. Bestimmen Sie: a) Den Gesamtwiderstand und die Stromaufnahme. b) Den Leistungsfaktor, sowie Wirk-, Blind- und Scheinleistung. a) Z 203,1 I 0,4924 A b) cos 0,2953 P 14,52 W Q 47,05 VAr S 49,24 VA 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 154 154 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bei welcher Frequenz entsteht bei einer parallelschaltung eines Kondensators von 16 μF und einer Spule von 110 mH Resonanz? f0 122 Hz 35 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 155 35 37 155 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Für eine Parallelschaltung an 10 V / 50 Hz verwendet man R=100 Ω, L=0,7 H und C=20 μF. Bestimmen Sie die Impedanz und den Leistungsfaktor. Welche Frequenz ist notwendig, damit in der Schaltung Resonanz entsteht? Z 98,5 cos 0,985 f0 42,5 Hz I U,f R L C Bild 6.11.3 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 156 36 Folgende drei Lampen werden parallel an 230 V angeschlossen: Eine Natriumdampflampe Eine Hq-Lampe Eine Glühlampe 156 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 3,38 A cosT 0,624 162 W mit cos 1 0,35 125 W mit cos 2 0,58 200W Bestimmen Sie den Gesamtstrom und den Leistungsfaktor der Anlage. 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 157 Wie gross ist der Gesamtstrom, die Wirk- und Blindleistung, sowie der Leistungsfaktor in der folgenden Schaltung? 36 R ITOT 157 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN L I1 I 0,5851 A cos 0,8622 P 58,01W Q 34,09VAr C=20F I2 Bild 1.4 115V, 60Hz 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 158 36 158 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein 20 kV/50 Hz – Hochspannungskabel wird mit der doppelten Nennspannung geprüft. Der Widerstand zwischwn Leiter und Mantel wird mit 2 MΩ festgestellt, die Kapazität beträgt 0,15 μF. I 1,884 A 89,93 Welcher Verluststrom stellt sich ein und wie gross ist der PhasenverschiebungsWinkel? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 159 A3 159 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Kondensator von 2 μF wird an Fequenzen von 0 bis 1 kHz in Schritten von 100 Hz angeschlossen. Bestimmen Sie jeweils den kapazitiven Widerstand und stellen Sie den zusammenhang grafisch dar. Wie nennt man diese Kurvenform? Bild 6.14.1 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 160 160 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie gross ist der Widerstand eines Kondensators von 4 μF bei einer Frequenz von 800 Hz? X C 49,7 A4 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 161 Ein Kondensator von 20 μF nimmt bei Anschluss an 50 Hz einen Strom von 1,385 A auf. An welche Spannung ist er angeschlossen? 11. April 2017 www.ibn.ch 161 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN UC 220,4 V Auflage 14 Seite 1 1 6 162 Bei einer ungeregelten Eigenstromversorgung auf einer Alp schwankt die Frequenz zwischen 45 Hz und 55 Hz. Welche Extremwerte erreicht der kapazitive Widerstand bei einem Kondensator von 20 μF? 11. April 2017 www.ibn.ch 162 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X C 45 176,8 X C 55 144,7 Auflage 14 Seite 1 1 6 163 A5 Vier Kondensatoren von 10 μF, 20 μF, 40 μF und 80 μF sind serie an 230 V bei 50 Hz angeschlossen. Bestimmen Sie die Gesamtkapazität und die Teilspannungen an den Kondensatoren. 11. April 2017 www.ibn.ch 163 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN CT 5,33 F U1 122,8V U 2 61,3V U 3 30,6 V U4 15,3V Auflage 14 Seite 1 1 6 164 A6 Ein Kondensator von 10 μF wird an 50 Hz-Netz betrieben, an dem nebst der Grundwelle auch die 3., 5. und 7. Harmonische auftritt. Berechnen Sie jeweils den kapazitiven Widerstand. 11. April 2017 www.ibn.ch 164 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN X C 50 318 X C150 106 X C 250 63,7 X C 350 45,5 Auflage 14 Seite 1 1 6 165 Ein Kondensator von 6 μF liegt an einer sinusförmigen Wechselspannung von 215 V. Es fliesst ein Strom von 0,6 A. Bestimmen Sie die Frequenz des Wechselstromes und dessen Spitzenwert. 11. April 2017 www.ibn.ch 165 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN f 74 Hz Iˆ 0,8485 A Auflage 14 Seite 1 1 6 166 Um die Kapazität eines Kondensators von 1,5 μF zu kontrollieren, schliesst man ihn an eine Spannung von 225 V / 50 Hz an, wobei ein Strom von 0,115 A fliesst. Wie gross ist die prozentuale Abweichung? 11. April 2017 www.ibn.ch 166 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN I N 0,10603 A I % 8,46 % Auflage 14 Seite 1 1 6 167 167 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Kondensator soll an 400 V eine Blindleistung von 1 kVAr abgeben. Berechnen Sie die Kapazität für ein 50 Hz-Netz. C 19,89 F A3 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 168 A4 Kondensator, Kapazität und Blindleistung Ein Kondensator nimmt an 230 V / 50 Hz einen Strom von 3,44 A auf. Berechnen Sie die Kapazität und die Blindleistung des Kondensator. 11. April 2017 www.ibn.ch 168 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN C 47,6 F Q 791,2 VAr Auflage 14 Seite 1 1 6 169 A5 Fünf gleiche Kondensatoren sind in serie an 400 V / 50 Hz angeschlossen, wobei ein Strom von 0,8 A fliesst. Wie gross ist die Kapazität eines Kondensators? 11. April 2017 www.ibn.ch 169 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN CT 6,366 F C 31,83 F Auflage 14 Seite 1 1 6 170 A6 170 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bestimmen Sie für ein 530 m langes 20 kV-Einleiter-Hochspannungskabel mit A=70 mm2, Isolationswiderstand R=100 MΩ und einem kapazitiven Verluststrom von IC’=850 mA/km den Verlustfaktor tg und den Verlustwinkel . 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 171 A3 Ein alter Kondensator von 22 μF weist bei 50 Hz einen Verlustfaktor tg 20 10 3 auf. Wie gross ist sein Verlustwinkel und sein Verlustwiderstand. 11. April 2017 www.ibn.ch 171 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 1,1457 7235 Auflage 14 Seite 1 1 6 172 Was erwarten Sie für einen Verlustfaktor eines Kondensators, wenn Sie die Frequenz verdoppeln? 11. April 2017 www.ibn.ch 172 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN die Hälfte Auflage 14 Seite 1 1 6 173 Ein Kondensator mit der Nennkapazität von C=2,2 μF hat eine Toleranz von ±20%. Er wird von einem Strom von 50 Hz mit einem Effektivwert von 0,15 A durchflossen. Mit welchen Spitzenwerten ist für die Spannung am Kondensator zu rechnen? 11. April 2017 www.ibn.ch 173 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 255,8 V bis 383,8 V Auflage 14 Seite 1 1 6 174 A3 174 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine Spule, Reihenschaltung aus RL=45 Ω und L=240 mH, liegt parallel zu einem ohmschen Widerstand R von 25 Ω. Die Betriebsspannung beträgt 125 V / 50 Hz. Es sind folgende Grössen zu berechnen: a) Spulenstrom. b) Strom im 25 Ω – Widerstand. c) Schein-, Wirk- und Blindleistung der Schaltung. d) cos der Schaltung. a) 1,424 A b) 5 ,0 A c) PL 91,2W PR 625W P 716 ,2 W Q L 152 ,9 VAr S 732 ,3 VA d) cos T 0,9779 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 175 175 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Zu einer Spule, Reihenschaltung aus RL=40 Ω und L=0,8 H, ist ein Kondensator mit C=10 μF, parallel geschaltet. Die Schaltung liegt an 400 V / 50 Hz. A4 Von dieser Schaltung sind folgende Grössen zu berechnen: a) Teilströme und Gesamtstrom. b) cos der Spule. c) cos der Schaltung. a) I L 1,572 A I C 1,257 A IT 0,3848 A b) 0,1572 c) 0,6321 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 176 176 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Eine FL-Röhre wird mit einem Resonanz-Vorschaltgerät gezündet. Die Gesamtspannung beträgt 230 V / 50 Hz. 0,2026 H 488,1V A5 R1 L1 C1 C1 50 F R1 30 Bild 6.4.2 Berechnen Sie: a) die Induktivität. b) die Spannung bei Resonanz an der Drossel und am Kondensator. c) die Impedanz der Schaltung nach dem Starten der FL-Röhre ( Kondensator überbrückt). d) Strom nach Startvorgang (siehe Aufgabe c). 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 177 177 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Zwei Spulen werden in Serie geschaltet. Die Daten der Spulen sind R1=40 Ω, L1=0,2 H, R2=56 Ω, L2=0,1 H. Wie gross ist bei 50 Hz die Impedanz? 134,54 A6 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 178 A3 178 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Wie gross ist aus in nachfolgender Schaltung: I1 16 A , cos L 0,5 , I T 10 A , a) der Wirkwiderstand? U 220V / 50 Hz b) die Induktivität der Spule? c) die Kapazität? a) 6,875 b) 37,9 mH c) 113,7 F 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 179 179-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) Wie gross ist bei der nachfolgenden Schaltung der Gesamtstrom? b) Wie gross wäre die Resonanzfrequenz? a) 7,159 A A3 b) IT Bild 6.1.13 IC C IL ZL U R IR R 50 L 0,15 H RL 50 23,72 Hz C 50 F U 230V / 50 Hz 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 180 180 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Lötkolben mit 230 V, 50 Hz, 100 W. Für die Lötpausen wird die Spannung über dem Widerstand, mit einem Serie-Kondensator, auf 115 V reduziert. A4 Wie gross ist: a) der Blind- und Scheinwiderstand in der Lötpause? b) die Kapazität? c) der Strom und die Leistung in der Lötpause? Das Vektordiagramm, (alle Grössen in einem Diagramm vereint) für die Spannung, den Strom und die Widerstände, ist d) für die Lötpause zu erstellen. a) 915,2 1058 b) 3,474 F c) 0,2174 A 25 W b) 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 181 A5 181 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Bei der nachfolgenden Schaltung ( U 60V / 50 Hz , RL 35 , L 0,1 H , C 80 F ) sind zu berechnen: a) 51,99 b) RL L I1 IT C I2 Bild 6.1.9 a) Z ? b) I T ? c) Ist die Schaltung induktiv oder kapazitiv? Beweis mit Zeigerdiagramm. 1,154 A c) Schaltung kapazitiv U 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 b) 23 A 10 c) Bild 6.1.11 IR IL X C 11,5 IC 276,8 F d) U C IT 5 A IR 4 A I C 20 A U 230V / 50 Hz IT 47,5 L A6 a) Wie gross ist in der nachfolgenden Schaltung a) der Wirkwiderstand? b) die Induktivität und der Strom durch die Spule? c) die Kapazität? d) die Gesamptimpedanz? R 182 182 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 46 XC XL 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 183 A3 183 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN In einem Mehrfamilienhaus wird die Treppenhausbeleuchtung von 230 V auf 85% der Spannung reduziert. Angeschlossen sind 6 230 V-Lampen à 60 W (Widerstandsänderung der Lampen wird vernachlässigt). 34,94 F 204,3V Berechnen Sie: a) die Grösse des Vorschaltkondensators? b) die Spannung U RS an den Lampen beim Defekt einer Lampe? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 184 A4 Bei einer Spule wird mit Gleichstrom 10 V, 1 A und bei Wechselstrom 10 V / 400 Hz , 20 mA gemessen. Wie gross ist die Induktivität (der Selbstinduktivitätskoeffizient)? 11. April 2017 www.ibn.ch 184 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN 0,1989 H Auflage 14 Seite 1 1 6 185 A5 185 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Gegeben ist ein Einphasentrafo ( U1 / U 2 12 kV / 125V , SV 3 kVA ) zur Speisung eines Schmelzofens ( 150 kW , cos 0,8 ; 0,85 ). 15,88 A 1500 A 98,42 % Wie gross sind: a) der Primärstrom? b) der Sekundärstrom? c) Der Wirkungsgrad, wenn bei Vollast die totalen Verluste 3000 VA betragen? 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 A Welche Grösse gibt man mit U oder I an? 186 A3 186 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN A) B) C) D) E) 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 A Amplitude Amplitude 0.5 0.5 B C 0.0 0.0 D -0.5 -0.5 -1.0 -1.0 -1.5 -1.5 E -2.0 -2.0 -2.5 -2.5 -3.0 0 -3.0 15 0 11. April 2017 www.ibn.ch 30 15 45 30 60 45 75 60 90 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 Winkel Winkel [°] [°] Auflage 14 Seite 1 1 6 187 187 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Quadratiche Gleichung mit rechnerischer Lösung A6 100V Bild 5.2 P2=20,25W I R1=100 11. April 2017 www.ibn.ch Nebenstehende Werte sind von einer Serieschaltung gegeben. U3=10V I 0,45 A Berechnen Sie den Strom. Auflage 14 Seite 1 1 6 188 188-1 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Quadratiche Gleichung mit grafischer Lösung A6 100V Bild 5.2 P2=20,25W I R1=100 11. April 2017 www.ibn.ch Nebenstehende Werte sind von einer Serieschaltung gegeben. U3=10V I 0,45 A Bestimmen Sie den Strom grafisch! Auflage 14 Seite 1 1 6 189 189 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Klirrfaktor Wie ist der Klirrfaktor definiert? A6 11. April 2017 www.ibn.ch Auflage 14 Seite 1 1 6 190 190 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN a) Wie gross ist bei der nachfolgenden Schaltung der Gesamtstrom? b) Wie gross wäre die Resonanzfrequenz? A5 a) 5,163 A b) ITOT C L R U 41,09 Hz Bild 6.1.10 11. April 2017 www.ibn.ch R 50 L 0,15 H C 100 F U 230V / 50 Hz Auflage 14 Seite 1 1 6 191 A6 191 ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK ELEKTROTECHNIK EINPHASENWECHSELSTROM REPETITIONSAUFGABEN Ein Motor zeigt auf dem Leistungsschild folgende Daten: U 230V / 50 Hz P2 3 kW 0,8 cos 0,75 Durch einen parallel geschalteten Kondensator soll auf cos 2 0,75 kompensiert werden. Berechnen Sie den Strom ohne und mit Kompensation, sowie den notwendigen Kondensator. 11. April 2017 www.ibn.ch Bild 6.26.2 ITOT I1 U M IC C Auflage 14
