Aufgabe 1 (10 Punkte) An einer Spannungsquelle wird der im

Klausur 18.10.2007, „Grundlagen der Elektrotechnik II “ (MB)
Seite 1 von 4
Aufgabe 1 (10 Punkte)
An einer Spannungsquelle wird der im Oszillogramm auf Kanal A dargestellte Spannungsverlauf u(t) gemessen. Eine „Div“ entspricht einem Kästchen.
a)
(2 Punkte) Bestimmen Sie die Periodendauer, die Frequenz und den Effektivwert
von u(t).
b)
(4 Punkte) An die Spannungsquelle wird das Netzwerk aus Abbildung 1 angeschlossen. Zeichnen Sie das Zeigerdiagramm (ohne Maßstab) aller Ströme und Spannungen.
Berechnen Sie UR und UC.
c)
(4 Punkte) Bestimmen Sie die im Netzwerk aus Abbildung 2 umgesetzten Wirk-, Blindund Scheinleistungen. Wie ändert sich das Zeigerdiagramm aus Aufgabenteil b) durch
die zusätzliche Induktivität? Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit in dem Netzwerk nur Wirkleistung umgesetzt wird und auf welche Frequenz muss die Spannungsquelle für diesen Fall eingestellt werden?
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Elektrische Energiesysteme und Automation
Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, Eißendorfer Str. 38, 21073 Hamburg
Klausur 18.10.2007, „Grundlagen der Elektrotechnik II “ (MB)
Seite 2 von 4
Aufgabe 2 (10 Punkte)
Gegeben ist das folgende 50 Hz-Drehstromnetzwerk. Der Drehstromverbraucher bestehend
aus drei gleichen Widerständen und drei gleichen Induktivitäten nimmt eine Wirkleistung von
P = 5290 W und eine Blindleistung von Q = 1684 var auf. Die Kapazitäten haben einen Wert
von C = 96,46 µF . Für die Spannungsquellen gilt: U1 = 230 V , U2 = 230 V ⋅ e− j120° ,
U3 = 230 V ⋅ e j120° .
L
U1
I1
Verbraucher
I V1
R
L
U2
I2
IV2
R
L
U3
I3
IV3
R
I C1 I C 2 I C 3
C
C
C
a)
(2 Punkte) Berechnen Sie R und L .
b)
(4 Punkte) Berechnen Sie den Strom I V 2 (Leiter 2) nach Betrag und Phase.
c)
(2 Punkte) Wie groß ist der Betrag des Stroms I C = I C1 = I C2 = I C3 ?
d)
(2 Punkte) Müssten die Kondensatoren größer oder kleiner gewählt werden oder sind
sie gerade richtig, um die vom Verbraucher aufgenommene Blindleistung genau zu
kompensieren? (Begründung!)
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Elektrische Energiesysteme und Automation
Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, Eißendorfer Str. 38, 21073 Hamburg
Klausur 18.10.2007, „Grundlagen der Elektrotechnik II “ (MB)
Seite 3 von 4
Aufgabe 3 (9 Punkte)
Gegeben ist eine npn-Bipolartransistorschaltung.
a)
(6 Punkte) Berechnen Sie die Spannungen UR1 , UR2 sowie die Ströme IR1 , IR2 und IB .
b)
(3 Punkte) Bestimmen Sie die Verlustleistung PV (ohne die Basisverluste (IB ⋅ UBE)), die
im Transistor umgesetzt wird.
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Elektrische Energiesysteme und Automation
Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, Eißendorfer Str. 38, 21073 Hamburg
Klausur 18.10.2007, „Grundlagen der Elektrotechnik II “ (MB)
Seite 4 von 4
Aufgabe 4 (11 Punkte)
R2
R1
Knoten „A“
-
R5
+
I3
IX
R3
UE
R4
UA
UX
RX
Die dargestellte Schaltung soll dazu dienen, den Widerstand Rx unabhängig von dessen
Große mit einem konstanten Strom Ix zu versorgen. Die Größe dieses Stromes soll durch die
Spannung UE eingestellt werden. Der Operationsverstärker sei ideal. Die Widerstände sind
so bemessen, dass insgesamt Gegenkopplung vorliegt.
Außerdem ist bezüglich des Knotens „A“ |I3| << |Ix|, damit ist: UA = (R5 + Rx)·Ix
a)
(6 Punkte) Geben Sie an, wie Ix von UE und den Widerständen R1…R5 und Rx abhängt.
b)
(2 Punkte) Es werde R1 = R4 und R2 = R3 = 0,1 · R1 und R5 = 50 Ω gewählt. Geben
Sie an, wie groß UE eingestellt werden muss, damit sich Ix = 20 mA einstellt?
c)
(3 Punkte) Die Ausgangsspannung UA des Operationsverstärkers ist begrenzt auf
– 13 V ≤ UA ≤ + 13 V begrenzt. Wie groß darf Rx maximal eingestellt werden, damit jeder Strom Ix im Bereich 0 mA bis 20 mA eingestellt werden kann.
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Elektrische Energiesysteme und Automation
Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, Eißendorfer Str. 38, 21073 Hamburg