ELEKTROTEKNIK EKSAMENSOPGAVER 2. ARSPRØVE årsprøve.pdf · 3.4 Hvad er strømstyrken ic gennem kondensatoren C til tiden t=l5 s? fortsættes - 3 - Maskinmestereksamen 2. årsprøve

ELEKTROTEKNIK

EKSAMENSOPGAVER

2. ARSPRØVE

ESBJERG MASKINMESTERSKOLE

\

Eksamensopgaver i Elektroteknik 2. års. prøve.

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

Elektroteknik

4 timer

Tilladte hjælpemidler:

Formelsamling og regnemaskine.

3 bilag

l. På bilag l, fig. l er der vist et stabiliseringskredsløb med en zenerdiode, en formodstand Rf på 220 ohm og en belastningsmodstand RL.

For zenerdioden foreligger følgende data: - zenerspænding U z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, O V - mærkeeffekt Pz,max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 mW

Det fremgår af databladet, at strømmen gennem zenerdioden skal være mindst 4,0 mA, for at spændingen kan stabiliseres på U2 •

Stabilisatorens reguleringsevne skal undersøges for:

- tilladte ændringer i belastningsmodstanden RL, når indgangsspændingen u1 holdes konstant (load-regulation),

- tilladte variationer i u1 , når belastningsmodstanden RL holdes konstant (line-regulation).

1.1 Bestem tilladte grænser for RL, når U1 holdes konstant på 24,0 volt.

1.2 Bestem tilladte grænser for u1 , når RL holdes konstant på 390 ohm.

2. Til bestemmelse af en ukendt spole S kan benyttes den på bilag l, fig. 2 angivne måleopstilling, hvor:

- s er den ukendte spole, der kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktans X,

- V er et voltmeter med en indre resistans Rv=3800 ohm,

- A1 og A2 er amperemetre, hver med en indre resistans RA=30 ohm i serie med en induktans XA=l75 ohm.

fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

fortsat

- 2 -

På instrumenterne aflæses:

- voltmeteret V

- amperemeteret A1

- amperemeteret A2

2.1 Beregn R og X for spolen.

Elektroteknik

4 timer

120 v 36,0 mA

58,0 mA

3. På bilag l, fig. 3 er vist en simpel monostabil multivibra

tor opbygget af to NOR-elementer og et RC-led med kompo

nentværdier som anført på figuren. Hvert NOR-element har

en overføringskurve som vist på bilag l, fig. 4. Af over

føringskurven fremgår det, at elementerne skifter udgangs

signal for henholdsvis stigende og aftagende indgangssig

nal, når spændingen UT er 2,0 v.

Multivibratoren er tilsluttet en konstant jævnspænding

Uoo=5,0 V. På bilag l, fig. 5 er vist multivibratorens ind

gangssignal uind=f(t). For t<4 s antages kondensatoren C at

være afladet.

3.1 Beregn RC-leddets tidskonstant.

3.2 Hvad er spændingen over kondensatoren C til tiden t=l5 s?

3.3 Indtegn på bilag 2, fig. 6 det tidsmæssige forløb af spæn

dingen over kondensatoren C, d.v.s. kurven uc=f(t) for

0<t<l6 s.

3.4 Hvad er strømstyrken ic gennem kondensatoren C til tiden

t=l5 s?

fortsættes

- 3 -

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

Elektroteknik

4 timer

fortsat

3.5 Skitser på bilag 2, fig. 7 kurven ic=f(t) for 0<t<20 s.

3.6 Skitser på bilag 2, fig. 8 kurven uA=f(t) for 0<t<20 s, og

marker på kurven (uden at foretage beregninger i forbindel

se hermed), hvornår NOR-element E2 skifter udgangssignal.

3.7 Skitser på bilag 2, fig. 9 kurven uud=f(t) for O<t<20 s.

4. For en trefaset kontaktringsmotor med stjernekoblet rotor

vikling foreligger følgende driftdata ved kortsluttede

slæberinge:

- antal poler 4

- netspænding 380 v - netfrekvens ................................. . 50 Hz

-omdrejningshastighed (rotation) ............. . 1435 o/min

- netstrømstyrke .............................. . 15,5 A

- effektfaktor ................................ . 0,85

- virkningsgrad 0,82

-gnidnings- og ventilationstab ............... . 125 w

Rotorviklingens resistans målt mellem to slæberinge er

2,38 ohm. Der ses bort fra jerntab (og reaktans) i moto

rens rotor.

Beregn ved ovennævnte drifttilstand:

4.1 - summen af kobber- og jerntab i motorens stator,

4.2 - kobbertabet i motorens rotor,

4.3 - rotorstrømstyrken.

fortsættes

' '

- 4 -

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

Elektroteknik

4 timer

fortsat

5. På bilag 3, fig. lO er vist et udsnit af et forbindelses

skema for analogregulering af en styremaskine. Skemaet kan

opdeles i:

- en potentiometerdel, hvor et potentiometer med en samlet

resistans Rp=4,7 kohm og med lineær modstandskarakteri

stik kan varieres ved hjælp af skibets rat, fra en mid

terposition til 120° i begge retninger.

- en elektronisk styreenhed, der kan aktivere to kontak

torer Kl og K2. Den elektroniske styreenhed inkl. kontak

torspolerne kan ækvivaleres med en resistans Ri=5,2 kohm.

5.1 Beregn indgangsspændingen til den elektroniske styreenhed,

når rattet er drejet:

5.1.1 -til positionen +120°,

5.1.2 -til positionen+ 60°.

5.2 Beskriv den elektroniske styreenheds virkemåde, når rattet

er drejet +60°.

Eksamenskommissionen

\

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

Fig. 1

U00 :SV E1

Umd 1 ~1

-Fig. 3

v U ind

6

4

2

o o

(:40f'F

s

R=120k ohm E2 ~1

UA

1'o

Fig. S

s

J u ud

15

Elektroteknik

Bilag 1

Fig. 2

~u ud (volt)

s+-----,

4

3

2

1

l

f 3 U i n d (VOlt ) Ur

Fig. 4

_j -- t 20 s

,/(

' \

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

V Uc

6

4

Fig.6 2

Elektroteknik

Bilag 2

o ~-+~,_~~~-+-+,_+-+-~-+-+~4-+-----.t o 5 10 15 20 s

~ i c

40

Fig.? 20

o t 5 10 15 20 s

20

40

v UA

10

a 6

4

Fig. a 2

o t s 10 1S 20 s

v U ud

6

4

Fig. 9 2

o t s 10 15 20 s

Eks.nr.: Navn:

Bilaget afleveres sammen med besvarelsen.

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1991

15 v +120. f

o· -::-

-120° 15V

R1=2,2kQ

~AT R2=2,2k.2

Fig.10

Elektroteknik

Bilag 3

K1

K2

-

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1992

Elektroteknik

4 timer



l bilag

l. Til temperaturmåling i en industriel opvarmningsproces benyttes en Pt-100 føler, der ved O oc har en resistans på

100 ohm. Temperaturkoefficienten er 4·10-3 oc-1 •

Pt-100 føleren indgår som vist på bilaget fig. l i en brokobling bestående af tre temperaturuafhængige resistanser Rl, R2 og R3, hvoraf sidstnævnte er variabel.

Forsyningsspændingen er 2,50 V jævnspænding.

Det viste instrument har positivt udslag, når strømmen gennem instrumentet har den på figuren viste retning. Instrumentets indre resistans er 250 ohm.

Brokoblingen ønskes kalibreret, således at broen er i balance ved temperaturen 20 oc.

1.1 Beregn indstillingsværdien i ohm for resistansen R3.

1.2 I en given driftsituation har instrumentet et positivt udslag på 1,1 mA. Beregn den hertil svarende temperatur af Pt-100 føleren.

2. En spole er udført som en ringkerne beviklet i et lag med 850 vindinger kobbertråd. Hver vinding har længden 63 mm. Kobbertrådens diameter er 0,12 mm. Spolens selvinduktionskoefficient er 1,50 H.

Spolen er forsynet med et udtag svarende til 500 vindinger.

Beregn, når de 500 vindinger er aktive, selvinduktionskoefficienten og effektfaktoren ved frekvensen 50 Hz.

fortsættes

- 2 -

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Elektroteknik

4 timer

Juni 1992

fortsat

3. I det o

bilaget fig. 2 viste kredsløb er: p a

R l resistans o l l ohm, - en p a

R2 resistans o 26 ohm, - en p a

L l induktans o 0,30 H, - en p a

- L2 en induktans o 0,55 H, p a

Cl kondensator o 7,00 pF. - en p a

C2 kondensator o 5,00 JlF • - en p a

Mellem kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding Uab på 18,0 V.

Ved en bestemt frekvens f har vektoren for spændingen Uab og vektoren for strømmen gennem serieforbindelsen samme fasebeliggenhed.

Beregn:

3.1 - frekvensen f,

3.2 - spændingen Uac·

4. For Avedøreværkets blok l foreligger følgende data for synkrongeneratoren:

- Illærkeydelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 MV'A

-effektfaktor ved mærkeydelse ............... 0,85

- mærkespænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, O kV

- antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

-frekvens................................... 50 Hz

Endvidere er det oplyst, at ved tomgang af generatoren

opnås mærkespændingen ved en magnetiseringsstrømstyrke på

1417 A, medens magnestiseringsstrømstyrken er 4033 A, når

generatoren er belastet svarende til ovennævnte mærkedata.

fortsættes

- 3 -

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Elektroteknik

4 timer

Juni 1992

fortsat

Der ses bort fra den ohmske modstand i generatoren, og dens magnetiseringskarakteristik anses for retlinet.

Beregn generatorens reaktans, når den er belastet svarende til ovennævnte mærkedata.

5. På bilaget fig. 3 er der vist et stabiliseringskredsløb bestående af to zenerdioder Zl og Z2 med tilhørende formodstande R1 og R2.

5.1

Indgangsspændingen Uind kan variere mellem 20 og 24 V jævnspænding.

For zenerdioden Zl haves:

- zenerspænding Uz1 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 17, O V

- mærkeeffekt Pzl,max .....................•...... 1300 mW

-mindste strømstyrke Izl,min gennem dioden ...... 4,0 mA

For zenerdioden Z2 haves:

- zenerspænding- Uz 2 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 10,5 V

- mærkeeffekt Pz2 ,max . . . . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 mW

-mindste strømstyrke Iz2 ,min gennem dioden ...... 2,0 mA

Beregn de mindste tilladelige værdier for Rl og R2, opstillingen er ubelastet.

o nar

5.2 Med de i pkt. 5.1 fundne værdier for Rl og R2 belastes opstillingen, hvorved strømstyrken Ibel bliver 40 mA.

Bestem under disse forhold:

5.2.1 - strømstyrken gennem zenerdioden Z2,

5.2.2 - de grænser, inden for hvilke strømstyrken gennem zenerdioden Zl varierer, når forsyningsspændingen varierer som ovenfor anført.


Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1992

390 ohm

Elektroteknik

Bilag

Pt-100 føler

'----------+~t-u _______ __,

Fig. 1

R1 L1 C1 c R2 L2 b o----1

a o-------------------------------------------_.

u. d ~n

R1

Z1

Fig. 2

Fig. 3

R2

Z2

I bel

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1992

Elektroteknik

4 timer



l bilag

l. Til bestemmelse af ukendt impedans z kan benyttes den på bilaget fig. l viste fremgangsmåde, hvor

- z er den ubekendte impedans, der kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktans X,

- Rl er en resistans på 2200 ohm, og

- Vl, V2 og V3 er voltmetre, der anses at have uendelig stor indre impedans.

Opstillingen tilsluttes en sinusformet vekselspænding med

frekvensen 50 Hz, og på instrumenterne aflæses følgende:

- voltmeter Vl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 V

- voltmeter V2

- voltmeter V3

Beregn R og X angivet i ohm.

69 v 120 v

2. For en fremmedmagnetiseret jævnstrømsmotor foreligger

følgende mærkedata:

- klemspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 V

- ankerstrømstyrke ........................... 5,0 A

- omdrejningshastighed ....................... 1800 o/min

- børstespændingsfald ........................ 2 V

-samlet resistans i ankerkreds .............. 2,9 ohm

Motorens magnetiseringsstrømstyrke er konstant. Der ses

bort fra motorens konstante tab, og der tages ikke hensyn

til ankerreaktionens virkninger.

fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1992

fortsat

- 2 -

Elektroteknik

4 timer

2.1 Beregn drejningsmomentet på motorakselen, når motoren er

belastet svarende til ovennævnte mærkedata.

2.2 Motoren skal ved 1100 o/min yde et drejningsmoment på

4,5 Nm, og ankerkredsen tilsluttes derfor en regulerbar

spænding.

Beregn under disse forhold:

2.2.1 - ankerstrømstyrken,

2.2.2 - spændingen over ankerkredsen.

3. En NPN-transistor har den på bilaget fig. 2 viste udgangs

karakteristik.

Fra databladet for transistoren haves:

Ic,max = 50 mA

Pc,max = 300 mW

UcE,max = 30 V

= 0,7 v

Transistoren skal anvendes i det på bilaget fig. 3 viste

forstærkerkredsløb, hvor Ucc = 24 v og Re = 600 ohm.

3.1 Indtegn arbejdslinien i det på fig. 2 viste karakteristik

felt.

3.2 Arbejdspunktet skal placeres midt på arbejdslinien. Bestem

den hertil svarende størrelse af basismodstanden Ra.

3.3 Vurder, om det i pkt. 3.2 angivne arbejdspunkt er tillade

ligt i relation til de opgivne data for transistoren.

fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1992

fortsat

- 3 -

Elektroteknik

4 timer

4. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet stator

vikling foreligger følgende mærkedata:

- effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200 kVA

- netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . lO, o kV

- frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz

- antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Der ses bort fra alle tab i generatoren. (Dette medfører

bl.a., at der ses bort fra statorviklingens resistans).

Generatorens magnetiseringskurve regnes for retlinet.

Generatoren er forbundet til et stift net med spænding og

frekvens svarende til ovennævnte mærkedata.

Ved en magnetiseringsstrømstyrke på 55 A er generatoren

ubelastet, dvs. statorstrømstyrken er nul.

Idet generatoren fortsat ikke afgiver watteffekt, øges mag

netiseringsstrømsbyrken til 115 A. Herved afgiver generato

ren en reaktiv effekt på 785 kvar.

Beregn generatorens samlede reaktans Xg pr. fase.

5. På bilaget fig. 4 er vist et kredsløb bestående af fem re

sistanser Rl-R5 samt to spændingskilder. Komponentværdier

er anført på figuren.

Beregn strømstyrken gennem resistansen R3.


Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1992

I c [mA]

20

10

Fig. 2

R1

ZOOohm

12,6 v

Eks.nr.: Navn:

V3

Fig. 1

R3

130ohm

R2 R4

240ohm 360 ohm

Fig. 4


10,5 v

Elektroteknik

Bilag

Fig. 3

RS

390ohm

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1993

Elektroteknik

4 timer



2 bilag

1.1.1 På bilag l, fig. l er der vist et explosimeter. Af figuren fremgår det, at apparatets instrumentskala er inddelt fra "O" til "100". Hvad angiver denne inddeling?

1.1.2 Ved skravering på fig. l er det angivet, at instrumentskalaen er rød i området "60" til "100". Hvorfor er skalaen udført på denne måde?

1.2 På bilag l, fig. 2 er der vist et principskema for apparatet. Hvad er, og hvad er formålet med:

l. 2 .l - pos. l? l. 2. 2 - pos. 2? l. 2. 3 - pos. 3? l. 2. 4 - pos. Rl? l. 2. 5 - pos. R5? l. 2. 6 - pos. Hl? l. 2. 7 - pos. H2?

1.3 Beskriv apparatets virkemåde.

Bemærk, at rent betjeningsmæssige forhold ikke er adspurgt i opgaven.

2. På bilag l, fig. 3 er der vist et varmeaggregat bestående af tre trekantforbundne resistanser R1 , R2 og R3 , der er tilsluttet et 3x440 V, 60 Hz vekselstrømsnet.

Resistanserne R1 og R2 er ens.

Strømstyrken i netlederne L1 og L3 er 6,2 A, medens strømstyrken i netlederen L2 er 3,8 A.

Beregn:

2.1 - resistanserne R1 og R3 angivet i ohm,

2.2 - varmeaggregatets samlede effekt.

fortsættes

- 2 -

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Elektroteknik

4 timer

Juni 1993

fortsat

3. I det på bilag l, fig. 4 viste kredsløb er:

- R en resistans,

- XL en induktiv reaktans,

- C en kondensator,

Til kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en vekselspænding på 110 V med frekvensen 50 Hz. Herved bliver strømstyrken I lig 0,50 A med induktiv faseforskydning. Den tilførte effekt er 28 W, og strømstyrken I 1 er 0,80 A.

Beregn:

3.1 - reaktansen XL,

3.2 - kondensatorens kapacitans.

4. For en trefaset synkrongenerator foreligger følgende oplysninger:

- mærkeeffekt .................................. . 300

-effektfaktor ved mærkeydelse ................. . 0,85

- mærkespænding ................................ . 440

- frekvens 60

-reaktans pr. fase forårsaget af ankerfeltet ... 0,09

- reaktans pr. fase forårsaget af spredningsfelter ............................. . 0,03

-resistans pr. fase i statorviklingen ......... . 0,02

Generatorens magnetisering regnes konstant.

kW

v Hz

ohm

ohm

ohm

Generatoren forsyner tavlerne TA og T8 som vist på bilag 2, fig. 5. Tavlerne er symmetrisk belastet. Forbruget på tavle TA er 120 A ved effektfaktoren 0,7 induktiv. Forbruget på tavle T8 er 160 A ved effektfaktoren 0,8 induktiv.

4.1 Beregn den i en fasevikling inducerede elektromotoriske kraft, når generatorens frekvens og klemspænding svarer til mærkeværdierne.

fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1993

fortsat

- 3 -

Elektroteknik

4 timer

4.2 Effektafbryderen QB udkobles. Herved stiger generatorens klemspænding. Forbruget på tavle TA og anlæggets frekvens anses at være uændret.

Beregn generatorens klemspænding under disse driftforhold.

5. På bilag 2, fig. 6 er der vist et kredsløb med et relæ K, der skal bringes til at indkoble ca. 2 sekunder efter at afbryderen S påvirkes til brydning.

Transistorens karakteristikfelt er vist på bilag 2, fig. 7. Ved ledende transistor er spændingsfaldet over basisemitter-strækningen 0,7 V.

Zenerdioden, hvis zenerspænding er 12,6 V, regnes ideel.

Relæet K har resistansen 800 ohm og kan anvendes inden for spændingsområdet 20 - 26 V.

5.1 Indtegn arbejdslinien i karakteristikfeltet og angiv relæspænding og -strøm, når relæet er trukket.

5.2 Beregn resistansen R.

5.3 Hvis der ses bort fra den strøm, der efter en vis tid løber gennem zenerdioden, er spændingsforskellen over kondensatoren under et opladningsforløb bestemt ved:

-t RC

u = U·(l- e ) c

Beregn kondensatorens kapacitans på grundlag af ovennævnte forudsætning, når transistoren skal være ledende efter 2 sekunders forløb.


Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1993

--------= -.S/ange

L l

L2

L3

Fig.

R1

R2

3

Fig. 1

Fig. 2

a

R3

b

I

11

R

XL

Fig.

Elektroteknik

Bilag 1

c

4

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

Juni 1993

Elektroteknik

Bilag 2

TA TB

T T ~--------------J~-

0

-A------------------~J QB 0 Fig. 5

----4~-------------{) u=+ 2 4 v

R

Fig. 6

I c [mA]

30

20

10

Fig. 7

Eks. nr.: Navn:


Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

Elektroteknik

4 timer



3 bilag

l. På bilag l, fig. l er der vist en principskitse af en ionrøgdetektor.

l. l Hvad angiver: l. l. l - pos. l? l. l. 2 - pos. 2? 1.1.3 - pos. 3? 1.1.4 - pos. 4? l. l. 5 - pos. 5?

1.2 Tegn tidsfunktionsdiagrammer for følgende elementer: 1.2.1 -pos. l, 1.2.2 - pos. 3, 1.2.3 -pos. 5.

1.3 Beskriv virkemåden af ionrøgdetektoren, herunder hvorledes det indvirker på detektoren, at denne påvirkes af forbrændingsprodukter.

1.4 Hvordan indvirker en belægning af snavs i det åbne målekammer på ionrøgdetektorens funktion? -

2. På bilag l, fig. 2 er der vist et temperaturmålearrangement, der er tilsluttet en konstant jævnspænding på 24 V.

På figuren angiver:

- Rl en temperaturafhængig NTC-modstand med den på bilag 2, fig. 3 viste karakteristik af resistansen R som funktion af temperaturen i °C,

- R2 en temperaturuafhængig resistans på 2400 ohm,



fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

fortsat

- 2 -

Elektroteknik

4 timer

- R5 et potentiometer med en samlet temperaturuafhængig resistans på 2000 ohm og med lineær modstandsvariation. Potentiometerets skala er inddelt fra 0-100. Indstillingen "O" medfører, at R5 er indskudt i serie med R2, og indstillingen "100" medfører, at R5 er indskudt i serie med Rl.

2.1 Bestem potentiometerets skalaindstilling, idet udgangssignalet Uud skal være nul volt, når temperaturen ved NTC-modstanden er 80 °C.

3. På bilag 2, fig. 4 er der vist en parallelforbindelse af en resistans R på 3,6 kohm og en impedans z. Impedansen z kan anses for at være en serieforbindelse af en resistans og en induktiv reaktans med sådanne værdier, at faseforskydningsvinklen mellem vektoren for spændingen og vektoren for strømstyrken gennem impedansen er 60°.

Opstillingen tilsluttes 24 V vekselspænding. På wattmeteret aflæses effekten 0,25 W.

Beregn:

3.1 - strømstyrken I, 3.2 - impedansen Z.

4. En asynkronmotor er tilsluttet et 3x440 V, 60 Hz vekselstrømsnet, hvilket svarer til motorens mærkedata.

Motorens magnetiseringsstrømstyrke anses at være uafhængig af motorens belastning.

Den tilførte effekt til motoren måles ved hjælp af den på bilag 3, fig. 5 viste opstilling. Fasefølgen er L1-L2-L3 .

I tomgang er den tilførte effekt 260 W, og ved fuldlast er den tilførte effekt 3750 W.

fortsættes

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

fortsat

- 3 -

Elektroteknik

4 timer

Ved en given drifttilstand viser wattmeter w1 nul watt, og wattmeter w2 viser 1330 W.

Beregn: 4.1 -motorens tomgangsstrømstyrke, 4.2 - motorens fuldlaststrømstyrke og effektfaktoren ved fuld-

last.

5. På bilag 3, fig. 6 er der vist et principskema for en del af følgesystemet til et gyrokompas. w1 og w2 angiver vendekontakter på omhyllingskuglen og Æ angiver ækvatorhalvbåndet på gyrokug1en. Mellem omhyllingskuglen og gyrokuglens ækvatorhalvbånd er der en ledende bærevæske, hvis modstand anses at være resistiv.

I det på fig. 6 viste kredsløb er: - R1 bærevæske, der kan ækvivaleres med en resistans på

900 ohm, - R2 bærevæske, der kan ækvivaleres med en resistans på

900 ohm, - Ll en induktans på 0,25 H, - L2 en induktans på 0,25 H.

Mellem kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding Uab på 55 V, 400 Hz. Klemmerne c og d anses at være ubelastede, og der ses bort fra bærevæskens resistans RO.

5.1 Hvad er spændingen Ucd under disse forhold?

5.2 Skibet foretager en kursændring, hvorved afstanden imellem vendekontakterne og gyrokuglens ækvatorhalvbånd ændres. Herved forøges Rl til 1200 ohm og R2 formindskes til 850 ohm.

Beregn under disse forhold spændingen Ucd·


Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

0

KR

0

"100"

"O"

Eks.nr.: Navn:

G) Q)

13M l

Fig. 1

24V

Fig. 2


0)

H---gt lA

®

x 4 1-1

X3

X6 -l

l

Elektroteknik

Bilag 1

u

AØ 'v'J T l l l

_ _j

· X1 l •l l

+

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

Eks.nr.: Navn:

j 10

R {n) s • l l

10 •

s

s

KJ1

-

f\

'\ ",

'

o æ ~ ro ~ w w ~ ~ - Tf"CJ

Fig. 3

I

w v

Fig. 4


Elektroteknik

Bilag 2

Maskinmestereksamen

2. årsprøve

December 1993

;l::_.·

RO a

Eks.nr.: Navn:

L, ______ _.~+-+--------

L2--------~--------~

LJ------~~~------~

Fig. 5

Elektroteknjk

Bilag 3

r-------------~------------o c

L1

b u cd

L2

d

Fig. 6


Maskinmestereksamen 2. årsprøve

Elektroteknik 4 timer

Juni 1994 Tilladte hjælpemidler:

l. I det på bilag l, fig. l viste kredsløb er: - R1 en ukendt resistans, - L en induktiv reaktans på O, 13 H, - R2 en resistans på 34 ohm, -C en kondensator med kapacitansen 63 JlF.


3 bilag

Kredsløbet tilsluttes en sinusformet vekselspænding på 110 V, 60 Hz. Spændingsforskellen over kondensatoren bliver herved 78 V.

Beregn: 1.1 - strømstyrken 11.

1.2 - resistansen R1•

2. En asynkronmotor har det på bilag l, fig. 2 viste mærkeskilt. Når motorens statorviklinger er koblet i trekant, er motorens startdrejningsmoment 2, l gange fuldlastdrejningsmomentet

Fra et tomgangsforsøg med motoren foreligger: - netspænding ............................................................................. . - netstrømstyrke ........................................................................... . - tilført effekt ............................................................................... .

3x380 V 53 A

4400W

Motorens magnetiseringsstrømstyrke anses at være uafhængig af motorens belastning.

2.1 Beregn motorens virkningsgrad ved fuldlast

2.2 For at nedsætte startstrømstyrken startes motoren med reduceret spænding. Motoren vil kunne starte, hvis dens startdrejningsmomentet er 200 Nm.

Beregn den nødvendige netspænding ved motorens klemmer i startøjeblikkeL

fortsættes

Maskinmestereksamen 2. årsprøve Juni1994

fortsat

-2-


3. På bilag l, fig. 3 er der vist et principdiagram for en C02-måler opbygget som en Wheatstones bro med fire ens platintråde indsat i kamreme "I", "II", "III" og "IV". Hver platintråd har en modstand på 30,0 ohm ved temperaturen 20 °C. Platin har en positiv temperaturkoefficient på 0,004 oc-1

.

Den totale resistans (r1+r2) af potentiometeret R er 21,0 ohm. Apparatets forsyningsspænding er 6,3 V jævnspænding. Der kan ses bort fra den indre resistans i amperemeteret A.

Ved indjustering af apparatet ledes atmosfærisk luft gennem alle fire kamre, og R indstilles, indtil der på amperemeteret A aflæses en strømstyrke på 120 mA. Under disse forhold er temperaturen af alle fire platintråde 110 °C.

3 .l Beregn spændingsforskellen mellem punkterne a og b i målebroen.

3.2 Beregn grenmodstandene r1 og r2.

4. På bilag 2, fig. 4 er der vist en transformer tilsluttet en brokobling med fire dioder, der regnes tabsfrie. Fra transformerens sekundærvikling afgives en sinusformet vekselspænding på 24 V, 50 Hz. Belastningen kan ækvivaleres med en resistans R på 13,0 ohm.

4.1 Idet kondensatoren C er frakoblet, skal der i de på bilag 2, fig. 5 og 6 viste koordinatsyste:. mer indtegnes tidsforløbet af:

4.1.1 -spændingen ud, 4.1.2 -strømstyrken id.

4.1.3 Beregn ved de i pkt. 4.1 anførte forhold effektudviklingen (angivet i W) i resistansen R.

4.2 Idet kondensatoren C er indkoblet, skal der i de på bilag 2, fig. 7 og 8 viste koordinatsyste-mer skitseres tidsforløbet af:

4.2.1 - spændingen ud,

4.2.2 -strømstyrken id, 4.2.3 - strømstyrken iv.

De i pkt. 4.2 adspurgte tidsforløb skal vise kondensatorens principielle indvirkning på kredsløbet.

fortsættes


fortsat

- 3-


5. På bilag 3, fig. 9 er der vist et alarmkort fra et overvågningsanlæg, og på fig. 10 er anført funktionen af de logiske elementer, der indgår i anlægget. De terminaler, der på figuren er mærket "l Hz" henholdsvis "3 Hz", tilføres firkantspændinger med de anførte frekvenser. Kontakten "ALARM ctrr otrr" har den på figuren viste stilling.

Alarmkortet overvåger et maskinanlæg, i hvilket der opstår en fejl, som bevirker, at alarmgiverens kontakt brydes. Det forudsættes, at det viste alarmkort er det eneste kort, som har modtaget en alarm i den pågældende gruppe.

5.1 Beskriv signalvejen fra udgangen på logikelementet pos. l til transistoren Vl, når tidsforsinkelsen t på elementet pos. l er udløbet.

5.2 Der kvitteres for alarmen ved påvirkning aftrykknappen "SO". Beskriv signalvejen fra denne trykknap til transistoren Vl.



Fig. 1

Fig. 2

R L--------'

Fig. 3

Elektroteknik

Bilag l

c


ud

Fig. 4

I v

ud

volt volt

40 40

30 30

20 20

10 10

o VI t o o 1( 21'( o

Fig. 5

id id, i

A A 4 8

3 6

2 4

1 2

o w t o o 11' 21'1' o

Fig. 6

Eks.nr.: __ Navn: ---------Bilaget afleveres sammen med besvarelsen.

Elektroteknik

Bilag 2

R

u/t 'ti' 2'1r

Fig. 7

v

vlt f( 211"'

Fig. 8

Maskinmestereksamen 2. årsprøve Juni 1994

ELEMENT

OG

IKKE (NEGATION)

NAND (OG MED EN NEGERET UDGANG)

:;, o

::c "' ..

TIDSFORSINKELSE

RS-ELEMENT (•us .. )

Elektroteknik

Bilag 3

r-----------------, l B r,. l l o

... .. :z: ..

o v

l l r

v o

Al .A RH

Ø LOKE RI HG

Ir Hz

l l 1 3th

l r

l l

~------------------J

Fig. 9

SYMBOL

A-o-Q :5---a __fOL A-l_ja

BESKRIVELSE

01'9\skif t"i"t•" tre G-lil ltilatlllft41en ter1111ket 1\ 1

"'•Cief'lt lfltUciftfti~tt•" tre

l• til O· tlt"o"••" '•'•illk•• 'z·

Fig. 1 O

l ::r::z----~_ __ ,---- ~

... ------, ______ ,---- ~

Q --------1 - _ _~---- ~

,..:.:.::J ______ ,-----;

• =-=:J------~_ _____ ~

l :_r:,----~_ __ _,---- ~

A------,_. ____ _! ____ ~

• _______ y--·'----~

A :.:OL _______ , ----- ~

l l Q -----,n _______ c: ~

\-!.lJ ~

~ _______ :r:::'l ______ ~

·~6 .::::~! u :.::: -::=:c.::.:.:r: !


November 1994




l bilag

l. I det på bilaget fig. l viste kredsløb er R1 og R2 to ubekendte resistanser, medens R3 er en resistans på 18,0 kQ. Kredsløbet er tilsluttet en spænding på 220 V.

Spændingsforskellen over de paralleltforbundne resistanser R1 og R3 bliver herved 125 V.

Forbindes resistansen R3 parallelt med resistansen R2, således som vist på bilaget fig. 2, bliver spændingsforskellen over parallelforbindelsen 60 V.

Beregn resistanseme R1 og R2 .

2. På bilaget fig. 3 er der vist strømskemaet for et 36 W lysstofrør med tilhørende reaktansspole og kondensator, tilsluttet et-net med spændingen 220 V, 50 Hz. Når tændingsprocessen er overstået, kan lysstofrøret betragtes som en ren resistans. Strømstyrken I 2 er under disse forhold 0,38 A, og effekttabet cPcu + PFJ i reaktansspolen er 7,8 W.

2.1 Beregn faseforskydningsvinklen mellem vektoren for forsyningsspændingen og vektoren for strømstyrken I 2.

2.2 Den på figuren viste kondensator C har kapacitansen 3,5 ~-

Beregn strømstyrken I 1 og faseforskydningsvinklen mellem vektoren for forsyningsspændingen og vektoren for strømstyrken I 1.

fortsættes

Maskinmestereksamen 2. årsprøve November 1994

fortsat

- 2-


3. På bilaget fig. 4 er der vist en ensretterkobling belastet med en resistans R på 110 Q.

Ensretterkoblingen er forsynet med de på figuren viste instrumenter pos. l - 6.

Visningen af voltmeteret pos. l er 15,0 V. Der ses bort fra tab i dioder og fra instrumenternes egetforbrug.

3 .l Angiv - idet svarene skal begrundes - visrungerne for hvert af de øvrige instrumenter pos. 2-6.

3.2 Beregn den effekt, angivet i watt, som afsættes i resistansen R.

4. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: -effekt............................................................................. 1200 kV A - netspænding ................................................................... 3,0 kV - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5O Hz - antal poler ............. .. ....................................................... 12 - samlet reaktans pr. fase .............. .......................... ........... l 0,5 Q

Der ses bort fra alle tab i generatoren. (Dette medfører bl.a., at der ses bort fra statorviklingens resistans). Generatorens magnetiseringskarakteristik regnes for retliniet.

Generatoren er forbundet til et stift net med spænding og frekvens svarende til ovennævnte mærkedata.

Ved en magnetiseringsstrømstyrke på 58 A er generatoren ubelastet, dvs. statorstrømstyrken er nul.

4.1 Beregn, når generatoren er belastet med mærkeeffekten ved en effektfaktor på 0,90 induktiv:

4 .1.1 - generatorens inducerede elektromotoriske kraft pr. fase,

4.1.2 -vinklen mellem en fasepænding og generatorens inducerede elektromotoriske kraft i denne fase,

4.1.3 - magnetiseringsstrømstyrken.

4.2 Generatoren aflastes, således at den ikke afgiver watteffekt.

Beregn generatorens statorstrømstyrke, når magnetiseringsstrømstyrken har den i spm. 4.1.3 fundne værdi.

fortsættes


fortsat

- 3-


5. I det på bilaget fig. 5 viste maskinanlæg indgår et varmelegeme samt en pumpe drevet af en asynkronmotor. Varmelegemet består aftre ens trekantkoblede resistanser på 30,0 n.

Maskinanlægget er tilsluttet et 3x380 V, 50 Hz vekselstrømsnet Nettets fasefølge er Ll-L2-L3.

De på figuren viste wattmetre har følgende visninger: -wattmeter Wl.................................................................. 8800 W - wattmeter W2 . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0800 W

Beregn: 5.1 - netstrømstyrken I og dennes faseforskydningsvinkel, 5.2 - asynkronmotorens netstrømstyrke og dennes faseforskydningsvinkeL



Fig. 1

220VN

u

u

R3

c

I

Elektroteknik

Bilag l

220 v

Fig. 2

Lysstofrør

Reaktansspole

Fig. 3

R

Fig. 4

l

L - -- - --- - - -- - - - _l

Fig. 5


Maj 1995


Tilladte hjælpemidler: Formelsamling og regnemaskine.

l bilag

l. Et drejespoleinstrument med en indre modstand på 15 Q har fuldt udslag ved en strømstyrke på6,0 mA

Som vist på bilaget fig. l er instrumentet tilsluttet et kredsløb, der består af tre resistanser R 1,

R2 og R3, hvor R1= R3 . Herved f'ar instrumentet fuldt udslag for en strømstyrke I på 24,0 mA. Den resulterende modstand mellem klemmerne a og b skal være lig drejespoleinstrumentets indre modstand, dvs. 15 n.

Beregn resistanseme R1 og R2.

2. I det på bilaget fig. 2 viste kredsløb er: - R1 en resistans på 1100 Q,

- R2 en resistans på Il 00 .Q,

- L en ideel selvinduktion på 0,20 H, - C en kondensator på 0,25 ~-

Mellem kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding U = 6,3 V og med en sådan frekvens f, at vektoren for strømstyrken I ligger i fase med vektoren for spændingen U.

Beregn: . 2.1 -frekvensen/, 2.2 - strømstyrken L 2.3 -spændingsforskellen mellem kredsløbets klemmer c og d.

fortsættes

- 2-



Maj 1995

fortsat

3. En brugsgenstand indeholder en resistans R på 180 Q samt to ens impedanser Z, der hver kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans på 55 Q og en induktiv reaktans på 40 Q.

Brugsgenstanden er som vist på bilaget fig. 3 tilsluttet et trefasenet med netspændingen 400 V og frekvensen 50 Hz.

Beregn:

3.1 -strømstyrkerne 11, 12 og 13 og deres faseforskydningsvinkl er,

3.2 - visningeroe af de på fig. 3 viste wattmetre W1, W2 og W3.

4. For en 3-faset, stjerneforbundet kontaktringsmotor foreligger følgende ved en given drifttilstand, hvor motorens slæberinge er kortsluttede: - antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 V - netfrekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - omdrejningshastighed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . 1428 o/min - netstrømstyrke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,5 A -effektfaktor........................................................................ 0,84 - resistans i statorviklingen (faseværdi) ved drifttemperatur ... 0,81 Q

- resistans i rotorviklingen målt mellem to slæberinge ved drifttemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l, 7 5 Q

Det forudsættes, at motorens jemtab og mekaniske tab er uafhængige af motorens belastning, og at tabene kan henføres til motorens statorside.

Ved et tomgangsforsøg med den ovenfor anførte spænding og frekvens er den samlede tilførte effekt 420 W, og netstrømstyrken er 5,9 A.

Beregn ved den ovenfor anførte drifttilstand:

4.1 -summen af jemtab og mekaniske tab i motoren,

4.2 -den effekt, der overføres til rotoren,

4.3 - strømvarmetabet i rotoren,

4.4 -strømstyrken i en rotorvikling,

·~.5 -motorens afgivne drejningsmoment.

fortsættes

Maskinmestereksamen 2. årsprøve Maj 1995

fortsat

- 3-


5. På bilaget fig. 4 er der vist en siliciumtransistor anvendt som forstærker for udgangssignalet fra en CMOS-logikkreds. I transistorens kollektorkfeds er der indsat et relæ med mærkespændingen 12 V og en resistans på 1150 Q. Driftspændingen U00 er 12,0 V, og ved mættet transistor er spændingsfaldet over kollektar-emitterstrækningen 0,3 V, og spændingen over basis-emitterstrækningen er 0,7 V. Transistorens strømforstærkning er 150.

Logikkredsens udgangsspænding er 1,0 V svarende til logisk 110 11, og 11,0 V svarende til

logisk 11 l 11• Zenerdioden V2 har en maksimal effekt på 0,5 W, og der kan vælges mellem føl

gende zenerspændinger: 4,7-5,6-6,8-8,2- 10,5- 11,0- 12,0- 13,0 V.

5.1 Forklar formålet med zenerdioden V2, og angiv, hvilke af de ovenfor anførte zenerspændinger, der kan anvendes i kredsløbet.

5.2 Beregn resistansen R 1 svarende til den mindste af de i pkt. 5.1 angivne zenerspændinger.

5.3 Beregn resistansen R1 svarende til den største af de i pkt. 5.1 angivne zenerspændinger.



<) ;(

b ~------------------+------------------J

L1

L2

L3

Fig. 1

I a o-----------~-------------~

R1 R2

L c

bo--------~~--------------~

Fig. 2

I1

I2

IJ W3

,------, l l l

R l l l

l : No-----------' L

Brugsgenstand ____ _j

Fig. 3

-----------~-~-------+Uoo

LOGISKKREDS

Fig. 4

K l

T l

Elektroteknik

Bilag



November 1995 Tilladte hiælpemidler:


l bilag

l. Spændingskredsen i et elektrodynamisk instrument omfatter en spændingsspole og en indbyg~ serieforbundet resistans. Spændingskredsens impedans kan regnes at være resistiv.

Af databladet for instrumentet fremgår, at strømstyrken gennem spændingskredsen er 3,5 mA, når spændingen over spændingskredsen er 65 V.

Fuldt udslag svarende til l 00 skaladele opnås, når strømstyrken gennem instrumentets strømspoler er 5 A, og spændingen over spændingskredsen er 65 V som ovenfor anført. Det er herved forudsat, at vektoren for strømmen gennem spændingskredsen og vektoren for strømmen gennem strømspolerne har samme fasebeliggenhed.

Det elektrodynarniske instrument skal som vist på bilaget fig. l anvendes som wattmeter til måling af den tilførte effekt til en symmetrisk belastning, der er er tilsluttet et trefaset treledernet.

Instrumentets spændingskreds skal derfor forsynes med de på bilaget fig. l viste tre ydre resistanser R 1, R2 og R3, der skal dimensioneres på grundlag af følgende:

- strømstyrken gennem spændingskredsen skal være 3,5 mA ved netspændingen 400 V,

- i det trefasede spændingsvektordiagram skal stjernepunktet for resistanserne R1, R2 og R3

udgøre et kunstigt nulpunkt.

1.1 Beregn resistanserne R 1, R2 og R3•

1.2 Ved en måling i henhold til den på bilaget fig. l viste opstilling er netspænding en 3 80 V, og instrumentets udslag er 77 skaladele.

Beregn den effekt, der tilføres belastningen.

2. F o r en seriemotor foreligger følgende ved fuldlast - afgiven effekt ............................................................................ . - klemspænding ........................................................................... . - omdrejningshastighed ................................................................. . - børstespændingsfald .................................................................. . -samlet resistans i anker- og vendepolsviklinger ........................... .

. t . t "kl" - rests ans 1 magne VI mg ............................................................. . - virkningsgrad ............................................................................ .

12 kW 460V

1500 o/min 2V

o,52 n o,33 n 0,88

fortsættes


fortsat

- 2-


2.1 Beregn summen af motorens konstante tab, dvs. summen af motorens mekaniske tab og dens jerntab.

2.2 Motoren er forsynet med en igangsætter, der begrænser startstrømstyrken til 1,6 gange fuldlaststrømstyrken. Igangsætteren er dimensioneret på en sådan måde, at den kan tåle at blive stående i alle mellemstillinger.

Beregn:

2.2.1 - den totale resistans i igangsætteren,

2.2.2 - den resistans, som skal forblive indkoblet under drift for at reducere ankerets omdrejningshastighed til 900 o/min ved samme drejningsmoment som ved fuldlast

3. En synkrongenerator har følgende mærkedata: - mærkeeffekt ............................................................................... . - klemspænding ............................................................................. . -frekvens ................ · ..................................................................... . - induktiv reaktans pr. fase forårsaget af spredningsfelter ............... . - induktiv reaktans pr. fase forårsaget af ankerfeltet ....................... .

Statorviklingen er stjernekoblet

Der ses bort fra generatorens resistans.

400 kVA 3x440 V

60Hz 0,04Q 0,09Q

Ved en given driftstilstand, hvor generatoren er symmetrisk og induktivt belastet, leverer den 270 kW til en række forbrugere. Klemspænding og frekvens svarer til de anførte mærkedata. Netstrømstyrken er under disse forhold 450 A.

3 .l Beregn generatorens inducerede elektromotoriske kraft pr. fase.

3.2 På et tidspunkt udkobles en afforbrugeme, som er en fuldt belastet asynkronmotor med det på bilaget fig. 2 viste mærkeskilt Motorens klemspænding svarer til det på mærkeskiltet angtvne.

Generatorens automatiske spændingsreguleringsudrustning vil holde generatorens klemspænding konstant ved denne belastningsændring.

Beregn under disse forhold generatorens inducerede elektromotoriske kraft pr. fase.

fortsættes


- 3 -


fortsat

4. På bilaget fig. 3 er der vist en belastet spændingsdeler, for hvilken der foreligger følgende:

- elektromotorisk kraft E 1 ................................................. . 15,0 v - elektromotorisk kraft E2 .............................................. . 12,0 v - resistansen R1 ......................................... · ...... · · .. · ........ · · 2,2 kQ - resistansen R2 kan varieres mellem nul og .................... . 4,7 kQ

- resistansen R3 ............................................. · · · .. · .. · · .. · .. · · · 1,1 kQ

- resistansen RL ..................................... · · · .. · · · · .. · · · .. · · · · · .. · · · 5,0 kQ

Den variable resistans R2 er indstillet på 40 % af den fulde værdi.

Beregn spændingsforskellen over resistansen RL.

5. På bilaget fig. 4 er der vist en "telefonmålebro" til bestemmelse af en ubekendt induktiv impedans Zx_. For den kendte impedans~ gælder, at RN er 64,0 .Q, og at selvinduktionskoefficienten~ er 60 mH.

Mellem broens punkter a og b er der indsat en 100,0 cm lang måletråd med et forskydeligt udtag. Potentiometeret R har en samlet resistans på 50,0 Q, og udtaget c kan som vist på figuren indstilles mellem O % og l 00 % af denne værdi. .

Den viste tonegenerator afgiver en sinusformet vekselspænding på 5,0 V med frekvensen 800Hz.

Når udtaget d befinder sig 55,5 cm fra a, og når udtaget c er indstillet på "32,5 %", er broen i balance, dvs. der er ingen spændingsforskel mellem punkterne c og d.

5.1 Beregn selvinduktionskoefficienten Lx og resistansen Rx i den ubekendte impedans Zx·

5.2 Uden at ændre indstillingen af udtaget d stilles potentiometeret R i midterstilling (svarende til "50%").

Beregn spændingsforskellen mellem punkterne c og d under disse forhold.

\



v

Elektroteknik

Bilag

L2o-----------~---------+--------------~ BELASTNING

Fig. 1

"100 %"

"O %"

Fig. 2

Fig. 3

R

"O %" "100 %"

c

d

a~--------------------------~------------------~ b

Fig. 4


Maj 1996



F orrnelsamling og regnemaskine.

3 bilag Bemærk: Bilag 3 er vedlagt i to eksemplarer, benævnt 3(A) og 3(B). Begge eksemplarer paføres eksamensnummer og navn og afleveres sammen med besvarelsen.

l. På bilag l, fig. l er der vist to impedanser Z1 og Z2, som er tilsluttet et trefaset treledersystem med netspændingen 3x400 V. Impedansen Z1 kan betragtes som e~ serieforbindelse af en resistans på 73,0 n og en induktiv reaktans på 77,0 n. Impedansen z2 kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans på 14,3 Q og en induktiv reaktans på 62,5 n.

Den tilførte effekt måles ved hjælp af to wattmetre forbundet som vist på figuren.

l. l Beregn strømstyrken / 2 og dennes faseforskydningsvinkeL

1.2 Beregn visningeroe for hvert af de to wattmetre.

2. På bilag l, fig. 2 er der vist en belastet spændingsdeler bestående af en resistans R1 på 130 n samt en parallelforbindelse af en resistans RP og en NTC-modstand.

Mellem spændingsdelerens klemmer "a" og "b" er tilsluttet en jævnspænding på 12,0 V.

Ved en temperatur på 20 oc har NTC-modstanden en resistans på 127 n, spændingsforskellen mellem spændingsdelerens klemmer "c" og "d" er 1,20 V, og strømstyrken/b er 27,5 mA.

2.1 Beregn resistansen RP.

2.2 Ved en temperatur på 45 oc har NTC-modstanden en resistans på 39 n, og strømstyrken /b er 19,5 mA.

Beregn spændingsforskellen mellem spændingsdelerens klemmer "c" og "d".

fortsættes


fortsat

- 2-


3. På bilag l, fig. 3 er der vist en Schmitt-trigger opbygget af to NAND-elementer "A" og "B" og to resistanser. Hvert NAND-element anses at have en uendelig høj indgangsimpedans samt en ideel overføringskurve som vist på bilag l, fig. 4.

3 .l Ved stigende indgangsspænding U1 vil udgangsspændingen på element "B" være O V, sålænge spændingen UT er mindre end 2 V. Udgangsspændingen på element "B" vil skifte til 5 V, når UTerlig med 2 V.

Beregn ved stigende indgangsspænding den spænding U1 5, hvor der sker skift af udgangs-spændingen på element "B". '

3.2 Ved aftagende indgangsspænding U1 vil udgangsspændingen på element "B" være 5 V, sålænge spændingen UT er større end 2 V. Udgangsspændingen på element "B" vil skifte til O V, når UTerlig med 2 V.

Beregn ved aftagende indgangsspænding den spænding U1,a, hvor der sker skift af udgangsspændingen på element "B".

4. På bilag l, fig. 5 er der vist en "telefonmålebro" til bestemmelse af en ubekendt induktiv impedans Zx_. For d~n kendte impedans ~ gælder, at RN er 64,0 .Q, og a~ selvinduktionskoefficienten LN er 3 5 mH.

Mellem broens punkter "a" og "b" er der indsat en 100,0 cm lang måletråd med et forskydeligt udtag.


Når udtaget "d" befinder sig 45,5 cm fra a, er der en spændingsforskel på 740 mV mellem punkterne "c" og "d", og det er ikke muligt at formindske denne spændingsforskel ved yderligere justering af det forskydelige udtag "d". Det kan vises, at under disse forhold er vektoren

for spændingen U ae faseforskudt forud for vektoren for spændingen Uad.

4.1 Beregn spændingsforskellen mellem punkterne "a" og "c", og beregn strømstyrken I.

4.2 Beregn selvinduktionskoefficienten.Lx og resistansenRx i den ubekendte impedans Zx.

fortsættes


Maj 1996




3 bilag Bemærk: Bilag 3 er vedlagt i to eksemplarer, benævnt 3(A) og 3(B). Begge eksemplarer påføres eksamensnummer og navn og afleveres sammen med besvarelsen.

l. På bilag l, fig. l er der vist to impedanser Z1 og Z2, som er tilsluttet et trefaset treledersystem med netspændingen 3x400 V Impedansen Z1 kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans på 73, O .Q og en induktiv reaktans på 77, O .Q. Impedansen Z2 kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans på 14,3 n og en induktiv reaktans på 62,5 n.

Den tilførte effekt måles ved hjælp afto wattmetre forbundet som vist på figuren.

1.1 Beregn strømstyrken I 2 og dennes faseforskydningsvinkeL

1.2 Beregn visningeroe for hvert af de to wattmetre.

2. På bilag l, fig. 2 er der vist en belastet spændingsdeler bestående af en resistans R1 på 130 .Q

samt en parallelforbindelse af en resistans RP og en NTC-modstand.

Mellem spændingsdelerens klemmer "a" og "b" er tilsluttet en jævnspænding på 12,0 V.

Ved en temperatur på 20 oc har NTC-modstanden en resistans på 127 .Q, spændingsforskellen mellem spændingsdelerens klemmer "c" og "d" er 1,20 V, og strømstyrken Ib er 27,5 mA

2.1 Beregn resistansen RP.

2.2 Ved en temperatur på 45 oc har NTC-modstanden en resistans på 39 .Q, og strømstyrken Ib er 19,5 mA

Beregn spændingsforskellen mellem spændingsdelerens klemmer "c" og "d".

fortsættes


fortsat

-2-Elektroteknik 4 timer

3. På bilag l, fig. 3 er der vist en Schmitt-trigger opbygget af to NAND-elementer "A" og "B" og to resistanser. Hvert NAND-element anses at have en uendelig høj indgangsimpedans samt en ideel overføringskurve som vist på bilag l, fig. 4.

3.1 Ved stigende indgangsspænding U1 vil udgangsspændingen på element "B" være O V, sålænge spændingen UT er mindre end 2 V. Udgangsspændingen på element "B" vil skifte til 5 V, når UT er lig med 2 V.

Beregn ved stigende indgangsspænding den spænding U1 s' hvor der sker skift af udgangs-spændingen på element "B". '

3.2 Ved aftagende indgangsspænding U1 vil udgangsspændingen på element "B" være 5 V, sålænge spændingen UT er større end 2 V. Udgangsspændingen på element "B" vil skifte til O V, når UT er lig med 2 V.

Beregn ved aftagende indgangsspænding den spænding U1 a' hvor der sker skift af udgangsspændingen på element "B".

4. På bilag l, fig. 5 er der vist en "telefonmålebro" til bestemmelse af en ubekendt induktiv impedans Zx_. For den kendte impedans~ gælder, at RN er 64,0 .Q, og at selvinduktionskoefficienten~ er 3 5 mH

Mellem broens punkter "a" og "b" er der indsat en 100,0 cm lang måletråd med et forskydeligt udtag.


)

Når udtaget "d" befinder sig 45,5 cm fra a, er der en spændingsforskel på 740 mV mellem punkterne "c" og "d", og det er ikke muligt at formindske denne spændingsforskel ved yderligere justering af det forskydelige udtag "d". Det kan vises, at under disse forhold er vektoren

for spændingen U ae faseforskudt forud for vektoren for spændingen U ad.

4.1 Beregn spændingsforskellen mellem punkterne "a" og "c", og beregn strømstyrken l.

4.2 Beregn selvinduktionskoefficienten Lx_ og resistansen Rx i den ubekendte impedans Zx.

fortsættes


fortsat

- 3 -


5. På bilag 2, fig. 6 er der vist, hvorledes en asynkronmotor med Dahlandervikling kan omkobles mellem trekant- og dobbeltstjerne-forbindelse.

5.1 Forklar - gerne på grundlag af skitser- virkemåden for polomkoblingen i en Dahlanderviklet motor.

5.2 På bilag 2, fig. 7 er der vist et forbindelsesskema for styreudrustningen til en Dahlanderviklet motor.

Fuldfør det på bilag 3 viste nøgleskema for styrekredsen.

5. 3 Beskriv funktionen af styrekredsen.


L1

L2

L3


I

W2

Fig. 1

330 ohm 910 ohm

~l

Fig. 3

z l

z2

d

a

b

c

Elektroteknik

Bilag l

Fig. 2

u ud (volt)

s+---.

4

3

2

f 3 Uind (volt) Ur.

Fig. 4

c

~

a ._------------------~--------------------------~b

Fig. 5


Elektroteknik

Maj 1996 Bilag 2

L3

Fig. 6

L1----~------------L2----_.~-----------

L3 rh ~ r.v f.LI u_: F 1 O

---- - - - - --, '

F2lf":C ) ( ~ 54) r- ,.:._ [J.~J~ .... (

H

.-+---+( _<+-.~ 53 ,l f: [ JJ~Q

l

l

':x lx2 x1 x3 x4 ·---~- -~~---------0- u-Ø-ø- _,~·-Qf--- ---

1 • l

l l l l l l l l 1__1 __ ,

l l : bd1 S2 l2u 2v12W l '" bH l l l l l : ~ -~./· l l l ___________ l l l l so l! ______________ ( Il l l ________________ l l __ _j __

---+--]51

L -=:J .c Fig. 7

~askintnestereksatnen

2. årsprøve Maj 1996

F12

Xl,

so~ t------ø X4

lklr l Sl .. 0 S2~

Fll Kl E3

Eks. nr.:

• l

l l Ø X2 Ø X3

l 2 3

T l t

Navn: ------------------Bilaget afleveres sammen med besvarelsen

4 5

Elektroteknik

Bilag 3(A) (til kladdebrug)

6


Fl2

Xl 1

so Ej t------ø X4 r l

Sl~ S2~ l l

l l Ø X2 Ø X3

Fll Kl E3

l 2 3

t t t

Eks.nr.: Navn: ------------------Bilaget afleveres sammen med besvarelsen

4 5

Elektroteknik

Bilag 3(B) (til renskrift)

6



November 1996 Tilladte hjælpemidler:


l bilag

l. I en spole med jernkerne er viklingens resistans 41,3 .Q. Spolen serieforbindes med en resistans R. Serieforbindelsen tilsluttes en vekselspænding på 230 V, 50 Hz.

Herved bliver spændingen over resistansen R lig 127 V, strømstyrken i kredsen bliver 0,85 A, og serieforbindelsens effektfaktor bliver 0,80.

Beregn: 1.1 - spolens jerntab, 1.2 - spændingen over spolen, 1.3 - spolens selvinduktionskoefficient

2. En ventilator er koblet direkte til en fremmedmagnetiseret shuntmotor, for hvilken der foreligger følgende data: - netspænding .............................................................................. - 220 V DC - ankerstrømstyrke ......................................................................... 53 A - omdrejningshastighed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 000 o/min - børstespændingsfald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 V -afgiven effekt til ventilator.......................................................... 9800 W

Motorens magnetiseringsstrømstyrke er konstant Der ses bort fra motorens konstante tab, og der tages ikke hensyn til ankerreaktionens virkninger.

Det drejningsmoment, som ventilatoren kræver, regnes proportionalt med omdrejningshastigheden i anden potens.

Omdrejningshastigheden ønskes reduceret til 850 o/min ved at indskyde en reguleringsmodstand i ankerkredsen.

Beregn: 2. T - reguleringsmodstandens resistans, 2.2 - effekttabet i reguleringsmodstanden.

fortsættes

- 2-

~askin01estereksaunen

2. årsprøve Elektroteknik 4 timer

November 1996

fortsat

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: - mærkeeffekt ................................................................................ . - netspænding ............................................................................... . -frekvens ..................................................................................... . - antal poler ................................................................................... .

1200 kVA 10,0 kV

50 Hz 12

Der ses bort fra alle tab i generatoren. Dette medfører bl.a., at der ses bort fra resistansen i generatorens viklinger. Generatorens magnetiseringskurve regnes retlinet.


V ed en drifttil stand, hvor generatoren ikke afgiver virkeeffekt ( watteffekt ), er statorstrømstyrken nul ved en magnetiseringsstrømstyrke på 65 A Øges magnetiseringsstrømstyrken til 120 A, afgiver generatoren 790 kvar til nettet.

3 .l Beregn generatorens reaktans (udtrykt som faseværdi).

3.2 Generatorens drivmaskine tilføres nu mere brændstof, således at generatoren også afgiver virkeeffekt,. og ved uændret magnetiseringsstrømstyrke (120 A) er statorstrømstyrken 58 A.

Beregn den virkeeffekt, som generatoren afgiver til nettet.

4. På bilaget fig. l er der vist en gruppeledning med faselederne L1, L2 og L:,. Netspændingen er 3x400 V, 50 Hz.

Mellem faselederne L1 og L2 er der tilsluttet en resistiv belastning på 3,6 kW, og mellem L2 og L3 er der tilsluttet en resistiv belastning på 2,5 kW.

Mellem L1 og L3 er der tilsluttet en induktiv belastning på 4,0 kV A med effektfaktoren 0,5.

4.1 Beregn de på figuren angivne strømstyrker lu, IL2 og IL3 samt faseforskydningsvinklerne for disse strømstyrker.

4.2 Sikringen i faselederen L2 smelter. Beregn strømstyrken lu samt faseforskydningsvinklen for denne strømstyrke.

fortsættes


fortsat

- 3 -


5. På bilaget fig. 2 er der vist et enstregsskema af installationen for en motor Ml, en pumpemotor M2 samt et varmelegeme VL De tilhørende kontaktorer er benævnt Kl, K2 og K3. Betjening skal ske ved hjælp af trykknapperne S l og S2, der begge er forsynet med en slutteog en brydekontakt Styrespændingen er 230 V.

Anlægget skal have følgende funktioner:

- motoren Ml skal starte ved tryl;c på S l. Ti sekunder senere skal pumpemotoren M2 starte. Når pumpen har oparbejdet tilstrækkeligt tryk, aktiveres pressestaten "P", og varmelegemet VI indkobles. Pressestaten "P" er forsynet med en sluttekontakt.

- hele anlægget skal stoppe ved påvirkning af S2, eller hvis et af term o relæerne F l O eller F20 bliver aktiveret. Termerelæerne FlO og F20 er begge forsynet med en brydekontakt

- kontrollamperne Hl, H2 eller H3 skal indikere, at de pågældende enheder er indkoblet

~ et forslag til nøgleskema for styringen af anlægget.



Elektroteknik

Bilag

lu Ll-E==~~~--~----------------------------------~---

/12 L2-E==~~~--+-------~----~--------------------+----

/L3 L3-E==~~~--+-------~----~------~--~r-------+----

3,6kW

3x400/230 V, 50 Hz

F l

p ~;~ ,,

--- K l l l l l l J

f l

SI~ S2 ©

ø ø Hl H2

2,5kW

Fig. l

F2

K2

~

Fig. 2

ø H3

4,0 kV A cos (jJ = 0,5

F3

K3

V l



Maj 1997 Tilladte hjælpemidler:


l bilag

l. På bilaget fig. l er der vist en temperaturføler R6 bestående af en platintråd, der ved O oc har resistansen l 00 Q, og som i det nedenfor betragtede temperaturinterval har en positiv temperaturkoefficient på 0,0039 °C1

. Som vist på figuren indgår temperaturføleren i en Wheatstones målebro, hvor de øvrige resistanser er temperaturuafhængige. Til målebroens klemmer a og b er tilsluttet en jævnspænding på 1,80 V. De på figuren angivne resistanser RL symboliserer resistansen i en tilledning til temperaturføleren.

1.1 Beregn spændingsforskellen mellem målebroens klemmer c og d, når følerens temperatur er 40 °C, og der kan ses bort fra resistansen i tilledningerne til føleren, d.v.s. RL =O n.

1.2 Beregn spændingsforskellen mellem målebroens klemmer c og d, når følerens temperatur er 40 °C, og resistansen RL i hver af tilledningerne til føleren er 5, O n.

l. 3 M figuren fremgår også det såkaldte tretrådsprincip for tilslutning af føleren.

Beregn spændingsforskellen mellem målebroens klemmer c og e, når følerens temperatur er 40 °C, og resistansen RL i hver af de tre tilledninger til føleren fortsat er 5,0 n.

2. På bilaget fig. 2 er der vist en symmetrisk stjerneforbundet belastning A tilsluttet et 3x400 V vekselstrømsnet. Fasefølgen er Ll-L2-L3.

Afbryderen Q er åben. Den tilførte effekt måles med de viste wattmetre Wl og W2, der har følgende visninger: - wattmeter W l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 W - wattmeter W2 .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 880 W

2.1 Beregn strømstyrken I A og dennes faseforskydningsvinkeL

2.2 Afbryderen Q sluttes, hvorved der yderligere indkobles en symmetrisk trekantforbundet belastning B.

Instrumenterne har nu følgende visninger: - wattmeter W1 .................................................................. . - wattmeter W2 .................................................................. .

420 w 1220 w

Beregn strømstyrkerne /B og I samt disses faseforskydningsvinkler.

fortsættes

-2-



Maj 1997

fortsat

3. På bilaget fig. 3 er der vist en såkaldt glimlampe (gasudladningslampe) G, der er tilsluttet parrallelt over en kondensator C, som gennem en modstand R oplades fra en jævnspændingsforsyning på Il O V. Kapacitansen af kondensatoren C er O, 15 f.lF.

Når spændingen over glimlampen er mindre end dens tændspænding på 72 V, har den en uendelig stor indre modstand. Når tændspændingen nås, vil glimlampen momentant blive ledende og kortslutte kondensatoren. Samtidigt udsendes der et lysglimt. Det antages, at kondensatoren aflades helt i forbindelse med lysudsendelsen, og at der kan ses bort fra den tid, i hvilken lysudsendelsen foregår.

3.1 Beregn resistansen R, når der skal udsendes to lysglimt pr. sekund.

3.2 På bilaget fig. 4 er der vist, hvorledes glimlampen kan tilsluttes et vekselstrømsnet Transformerens sekundærspænding U2 er 90 V og den viste diode regnes ideel. Kondensatoren C 1 har kapacitansen 5 f.lF og kan anses at være ubelastet.

Beregn antallet af lysglimt pr. sekund, når resistansen R har den i pkt. 3 .l beregnede værdi.

4. En enfaset asynkronmotor er udført for tilslutning til et 230 V, 50 Hz vekselstrømsnet

Med fastbremset rotor foretages følgende målinger på motoren, idet denne er tilsluttet mærkespænding og -frekvens: -strømstyrke i hovedvikling ................................................ 9,1 A

-strømstyrke i hjælpevikling................................................ 7,2 A

- tilført effekt til hovedvikling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820 W

-tilført effekt til hjælpevikling.............................................. 1010 W

Beregn i startøjeblikket: 4 .l - motorens strømstyrke,

4.2 - hjælpeviklingens resistans og dens reaktans.

4.3 Startdrejningsmomentet for denne motor skal forbedres ved i serie med hjælpeviklingen at indkoble en kondensator, som har en sådan kapacitans, at vektoren for strømstyrken i hjælpeviklingen i startøjeblikket er forskudt 90° forud for vektoren for strømstyrken i hovedviklingen. Strømstyrken og dennes faseforskydningsvinkel i hovedviklingen samt hjælpeviklingens resistans og reaktans forudsættes at være uændrede.

Beregn kondensatorens kapacitans.

fortsættes

'>

- 3-



Maj 1997

fortsat

5. En synkrongenerator har følgende mærkedata: - mærkeeffekt ............................................................................... . - klemspænding ............................................................................. . -frekvens ..................................................................................... . - induktiv reaktans pr. fase forårsaget af spredningsfelter ............... . - induktiv reaktans pr. fase forårsaget af ankerfeltet ....................... .

400 kVA 3x440 V

60Hz 0,04 Q

0,09 Q

Statorviklingen er stjemekoblet. Der ses bort fra generatorviklingens resistans.

Generatoren er belastet med to ens symmetriske belastninger. Begge belastninger består af tre stjerneforbundne impedanser. Hver impedans kan betragtes som en resistans på 1,23 Q

serieforbundet med en induktiv reaktans på 2,64 Q. Klemspænding og frekvens svarer til de anførte mærkedata.

5.1 Beregn generatorens inducerede elektromotoriske kraft pr. fase.

5.2 En af de to ens belastninger udkobles. Rotorens magnetiseringsstrømstyrke og omdrejningshastighed er uændret.

Beregn under disse forhold generatorens klemspænding.


\


Elektroteknik

Bilag

a~------------+------------L __ J-~

Fig. l

Q T

L2~----~~------+-~~--------~l

Fig. 2

R

c G U~

Fig. 3 Fig. 4

L_ ______ j

B

R

c G


Elektroteknik 4 timer Tilladte hjælpemidler: Formelsamling og regnemaskine.

l bilag

l. For en shuntmotor foreligger følgende fra et tomgangsforsøg: - netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 V - netstrøm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2, l A - børstespændingsfald . .. . .. .. .. .. .. .. . .. .. . .. .. .. . .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2 V - samlet resistans i anker- og vendepolsviklinger ......................... l, 10 Q

- resistans i shuntvikling .. .. .. . . .. . .. .. .. . . .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. 340 Q -omdrejningshastighed ...................................................... 1158 o/min

1.1 Beregn motorens samlede konstante tab.

1.2 Ved en driftstilstand, hvor netspændingen fortsat er 220 V, optager motoren 20,5 A fra nettet.

Beregn: 1.2.1 - motorens afgivne effekt, 1.2.2 - motorens modelektromotoriske kraft, 1.2.3 - motorens afgivne drejningsmoment.

2. På bilaget fig. l er der vist et stabiliseringskredsløb bestående af to zenerdioder Z l og Z2 med tilhørende formodstande R1 og R2.

Indgangsspændingen Vind kan variere mellem 20 V og 24 V jævnspænding.

For zenerdioden Z l haves følgende data: - zenerspænding Uz1 .. • .. .. .. .. .. • .. • .. .. .. • .. .. .. .. • .. .. • .. .. .. .. .. .. .. • .. • 15,0 V -mærkeeffekt Pzt,max ........................................................ 1300 m W - mindstestrøm fzt.min gennem dioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,0 mA

For zenerdioden Z2 haves følgende data: - zenerspænding Uzz .................................................... · ·. · - mærkeeffekt Pzz.max ............................ · · .. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · - mindstestrøm /zz,min gennem dioden .................................... .

9,1 v 500 mW 4,0 mA

2.1 Beregn de mindste tilladelige værdier for R1 og R2, når opstillingen er ubelastet.

fortsættes

-2-



November 1997

fortsat

2.2 Med de i pkt. 2.1 beregnede værdier for R1 og R2 belastes opstillingen, hvorved strømmen l bel bliver 3 8 mA.

Bestem under disse forhold: 2.2.1 - strømmen gennem zenerdioden Z2, 2.2.2 -de grænser, inden for hvilke strømmen gennem zenerdioden Z1 varierer, når

indgangsspændingen varierer som ovenfor anført.

3. For en trefaset kontaktringsmotor med stjernekoblet rotorvikling foreligger følgende driftsdata ved kortsluttede slæberinge: - antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - netfrekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - netspænding ............................................................. . - netstrøm .................................................................. . - effektfaktor .............................................................. . - virkningsgrad ............................................................ . - gnidnings- og ventilationstab ........................................... . - omdrejningshastighed ................................................... .

400 v 15,5 A 0,85 0,83 125 w

1440 o/min

Rotorviklingens resistans målt ved driftstemperatur mellem to slæberiuge er 2,35 .Q.

Der ses bort fra jerntab (og reaktans) i motorens rotor. ·

Beregn ved ovennævnte driftstilstand: 3 .l - summen af kobber- og jerntab i motorens stator, 3.2 - kobbertabet i motorens rotor, 3 .3 - rotorstrømmen.

4. Til bestemmelse af en ubekendt impedans Z benyttes den på bilaget fig. 2 viste opstilling, hvor R1 og R2 er to identiske resistanser og R3 er en variabel resistans ( dekademodstand). Impedansen Z kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans og en selvinduktion.

Mellem kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding på 48 V, 50Hz.

fortsættes


fortsat

- 3 -Elektroteknik 4 timer

Når dekademodstanden R3 er indstillet på 1230 .0, er der samme spændingsforskel

mellem kredsløbets klemmer d og a henholdsvis d og b, dvs. l uda l= l udb l .

Med den fundne indstilling for R3 er l Ucd l= 11,0 V.

Beregn impedansen Z og dennes faseforskydningsvinkeL

5. På bilaget fig. 3 er der vist et varmeaggregat bestående af to resistanser R1 og R2 af forskellig størrelse tilsluttet et trefasenet med nulleder. Netspændingen er 400 V, frekvensen er 50 Hz, og fasefølgen er Ll-L2-L3.

Den tilførte effekt til varmeaggregatet måles ved hjælp af tre wattmetre tilsluttet som vist på figuren. Wattmeteret W1 viser 650 W, og wattmeteret W2 viser 760 W.

Beregn: 5.1 - strømmene lu, IL2 og !13, 5.2 -: visningen for wattmeter W3.


Maskinmestereksamen 2.årsprøve November 1997

L1

L2

L3

N

u. d l D Z1

Fig. 1

Fig. 2

1L1

\,2

1L3

Fig. 3

Elektroteknik

Bilag

Z2

____.. I bel

r-------, l l f l

R2 l

R1 l l l L ________ l

Varrreaggregat

~askinuaestereksauaen 2. årsprøve Maj 1998


l bilag

Bemærk: Bilaget skal påføres eksamensnummer og navn og afleveres sammen med besvarelsen.

l. På bilaget fig. l er der vist tre ubekendte impedanser med induktiv faseforskydning forbundet i stjernekobling.

Ved hjælp af volt-, ampere- og wattmeter udføres tre enfasede målinger af sammenhørende værdier for spænding, strømstyrke og virkeeffekt

I skemaform haves følgende resultater:

Måling mellem Voltmetervisning Amperemetervisning Wattmetervisning

klemme l og 2 225V 0,86A 140W

klemme 2 og 3 230V 0,59A 30W

klemme l og 3 230V 0,72A 105W

Beregn impedanserne Z1 , Z2 og Z3 (numeriske værdier og faseforskydningsvinkler).

2. På bilaget fig. 2 er der vist et kredsløb bestående af en· kondensator C med en

kapacitans på 6,00 flF samt af to ens impedanser Z1 og Z2 , der begge kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktiv reaktans X.

Kredsløbets klemmer tilsluttes som vist faselederne i et 3x400 V trefasenet med frekvensen 50 Hz og fasefølgen Ll-L2-L3. Herved bliver der intet spændingsfald over

impedansen z2.

Beregn R og X.

fortsættes

- 2 -~askinnnestereksannen 2. årsprøve


Maj 1998

fortsat

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: - antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 8 - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - netspænding... ... ... .. ... ... .. . . . .. . . .. ... . ..... ...... .. . .. . .. . .. ... . . . .. 6,0 kV

Fra et tomgangsforsøg med generatoren foreligger: - netspænding ............................................................... . - rotorens omdrejningshastighed ....................................... . - magnetiseringsstrømstyrke .............................................. .

Fra et kortslutningsforsøg med generatoren foreligger: - strømstyrke pr. fase ...................................................... . - rotorens omdrejningshastighed ....................................... . - magnetiseringsstrømstyrke .............................................. .

6,6 kV 750 o/min 17,7 A

73 A 750 o/min 15,5 A

Generatorens magnetiserings- og kortslutningskurver regnes retlinede. Der ses bort fra resistansen i generatorens statorvikling.

3.1 Beregn generatorens samlede reaktans Xg pr. fase.

3.2 Ved en driftsituation, hvor generatoren er symmetrisk belastet, og hvor spænding og omdrejningshastighed svarer til generatorens mærkedata, foreligger: - strømstyrke pr. fase .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. . 63 A - belastningens effektfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,80 induktiv

Beregn: 3.2.1 -den i generatoren inducerede elektromotoriske kraft pr. fase,

3.2.2 -vinklen mellem en fasespænding og generatorens inducerede elektromotoriske kraft i denne fase,


4. En NPN-transistor har den på bilaget fig. 3 viste udgangskarakteristik.

Fra databladet for transistoren haves:

Ic.max = 60 mA

Pc.max =300m W

UcE,max = 35 V

UBE 0,7 v

fortsættes

~askinunestereksaunen

2.årsprøve Maj 1998

fortsat

- 3-


Transistoren skal anvendes i det på bilaget fig. 4 viste kredsløb, hvor Ucc = 24 V.

For den viste glødelampe H gælder det, at ved spændingen 24 V afsættes der en effekt på l ,2 W i lampen. Det antages, at resistansen i lampen er konstant.

4.1 Indtegn arbejdslinien i det på fig. 3 viste karakteristikfelt

4.2 Når afbryderen S er åben, skal spændingen over lampen være ca. 10 V.

Bestem basismodstanden RB.

4.3 Vurder, om det i pkt. 4.2 benyttede arbejdspunkt er tilladeligt i relation til de opgivne data for transistoren.

5. En trefaset kortslutningsmotor har det på bilaget fig. 5 viste mærkeskilt Ved målinger på motoren med fastbremset rotor er det konstateret, at hver af motorens tre viklinger under disse forhold kan ækvivaleres med en impedans på 130 Q med effektfaktoren 0,5.

Motoren skal tilsluttes et enfaset net med spændingen 230 V, 50 Hz, og kobles derfor i Steinmetzkobling S,om vist på bilaget fig. 6.

Kondensatoren C skal have en sådan kapacitans, at spændingen i startøjeblikket bliver 230 V over alle tre viklinger.

5.1 Skitser et vektordiagram, der i startøjeblikket viser den indbyrdes beliggenhed af vektorerne for spændinger og strømstyrker i Steinmetzkoblingen. Det kan anbefales, at skitseringen indledes med at afsætte vektoren for spændingen over vikling 3.

Beregn: 5.2 - kondensatorens kapacitans,

5.3 - motorens startstrømstyrke i startøjeblikket


Maskinmestereksamen Elektroteknik 2. årsprøve Maj 1998 Bilag

Z l c L1

Z2 Z1

2 L2

Z3 Z2

3 L3

Fig. 1 Fig. 2

I c [mA)

30

20

10 s

Fig. 3 Fig. 4

Fig. 5 Fig. 6

Eks.nr.: Navn: ______________________ _

Bilaget skal afleveres sammen med besvarelsen

Maskinmestereksamen 2. årsprøve - særprøve

August 1998


Tilladte hjælpemidler: Formelsamling og regnemaskine.

l bilag

l. På bilaget fig. l er der vist tre ens stjerneforbundne impedanser Z, der hver kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans og en selvinduktion.

Stjerneforbindelsen tilsluttes et trefaset treledersystem med netspændingen 400 V, idet der som vist på figuren er indkoblet et amperemeter A og to wattmetre Wl og W2. Bemærk, at spændingsspolen på wattmeter W2 er tilsluttet mellem fase L2 og stjernepunktet

På wattmeter W l aflæses udslaget 1100 W, og på amperemeteret A aflæses udslaget l 0,5 A.

Beregn:

1.1 - den tilførte effekt,

1.2 - udslaget (angivet i W) på wattmeter W2.

2. I et målekredsløb indgår den på bilaget fig. 2 viste brokobling, hvor R1 og R3 er resistanser på henholdsvis 68 og 39 n, medens R2 er et potentiometer med en samlet resistans på l 00 n.

Resistanserne R4 og R 5 er temperaturfølere, der begge har en resistans på l 00 n ved O oc og har en positiv temperaturkoefficient på 0,004 oc1

.

Spændingsforskellen mellem punkterne a og b er 12,6 V.

Ved en driftstil stand, hvor temperaturen af føleren R4 er 15 o c, og temperaturen af føleren R5 er 90 oc, stilles broen i balance ved hjælp af potentiometeret R2 .

Med uændret indstilling af R2 ændres driftstilstanden, hvorved temperaturen af begge følere bliver 40 °C.

Beregn spændingsforskellen mellem punkterne c og d ved den sidstnævnte driftstilstand.

fortsættes

- 2-

Maskinmestereksamen 2. årsprøve - særprøve August 1998


fortsat

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: -nominel ydelse................................................................................ 630 kV A -effektfaktor ved nominel ydelse .................................................... 0,85 - netpænding .................................................................................. 6,0 kV - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Hz

Der kan ses bort fra generatorens resistans. Generatorens magnetiseringskarakteristik anses for retlinet.

Når generatoren er ubelastet ved en rotoromdrejningshastighed svarende til 60 Hz, opnås mærkespænding en ved magnetiseringsstrømstyrken 15,9 A, medens magnetiseringsstrømstyrken er 27,2 A, når generatoren er belastet svarende til ovennævnte mærkedata.

3 .l Beregn generatorens samlede reaktans pr. fase.

4. For en shuntmotor foreligger følgende ved tomgang: - netspænding ............................................................................. . - netstrømstyrke (ydre strømstyrke) .............................................. . - omdrejningshastighed ................................................................. . - børstespændingsfald .................................................................. . - samlet resistans i anker- og vendepolsviklinger .......................... .. - resistans i shuntvikling ............................................................... .

Motorens jern- og gnidningstab regnes uafhængige af belastningen.

220V 2,1 A

1158 o/min 2V

1,1 n 440 n

Motoren skal startes ved anvendelse af en igangsætter bestående af to serieforbundne resistanser R 1 og R2, der er således dimensioneret, at motoren i startøjeblikket optager 32 A fra nettet, når netspændingen er 220 V.

Når netstrømstyrken er faldet til 20 A, kortsluttes resistansen R1, hvorved netstrømstyrken på ny stiger til 32 A.

Beregn:

4.1 - resistanserne R1 og R2,

4.2 - ankerets omdrejningshastighed umiddelbart før kortslutning af resistansen R1.

fortsættes


fortsat

- 3-


5. På bilaget fig. 3 er der vist en impedans Z, der kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktiv reaktans X Impedansen er serieforbundet med en kondensator C.

Serieforbindelsens resonansfrekvens er 270 Hz.

Klemmerne a og b tilsluttes en vekselspænding på 55 V med en ukendt frekvens f Herved bliver strømstyrken i kredsløbet 0,45 A, og den optagne effekt bliver 14,0 W.

Spændingen over kondensatoren er under disse forhold 65 V, og kredsen har induktiv faseforskydning.

Beregn:

5. l - resistansen R og reaktansen X,

5.2 -frekvensen/,

5. 3 - kondensatorens kapacitans.



L n----a-~ l

L o---------------~ 2

Fig. 1

a

Fig. 2

z

z

z

a o~------1 1------------....,.

c

b ~------------------------~

Fig. 3

Elektroteknik

Bilag l

b



l bilag

l. På bilaget fig. l er der vist et varmeaggregat bestående af to resistanser R 1 og R2

tilsluttet faselederne i et trefasenet med nulleder. Netspændingen er 400 V, frekvensen er 50 Hz, og fasefølgen er Ll-L2-L3.

Strømstyrken lu er 2,90 A, og strømstyrken /L2 er 4,30 A. Den tilførte effekt til varmeaggregatet måles ved hjælp af tre wattmetre forbundet som vist på figuren.

Beregn:

1.1 -strømstyrken lu, 1.2 -udslaget (angivet i W) for wattmeter W3.

2. For en fremmedmagnetiseret shuntmotor foreligger følgende mærkedata: - netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 V - ankerstrømstyrke .. ....... .. . ... .. . . . . . . .. . ... . ...... ...... ....... .. . .. .. . . .. 5,0 A - børstespændingsfald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 V - samlet resistans i ankerkreds .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 2,4 n -omdrejningshastighed ............................................. · ......... 1800 o/min

Motorens magnetiseringsstrømstyrke er konstant. Der ses bort fra motorens konstante tab.

2.1 Beregn drejningsmomentet på motorakselen, når motoren er belastet svarende til ovennævnte mærkedata.

2.2 Motoren skal ved 1400 o/min yde et drejningsmoment på 4,5 Nm, og ankerkredsen tilsluttes derfor en regulerbar spænding.

Beregn under disse forhold: 2.2.1 - ankerstrømstyrken, 2.2.2 - spændingen over ankerkredsen.

fortsættes

- 2-



November 1998

fortsat

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: -nominel ydelse........................................................... 630 kV A - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 6,0 kV - samlet reaktans pr. fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . 36,0 .Q



3.1 Ved en magnetiseringsstrømstyrke på 28 A er generatoren belastet svarende til den nominelle ydelse ved en effektfaktor på 0,85 (induktiv).

Beregn: 3 .1.1 - generatorens inducerede elektromotoriske kraft pr. fase,

3.1.2 -vinklen mellem en fasespænding og generatorens inducerede elektromotoriske kraft i denne fase.

3:2 Generatorens magnetiseringsstrømstyrke mindskes til 24 A, idet generatorens afgivne virkeeffekt (watteffekt) holdes konstant.

Beregn generatorens statorstrømstyrke og dennes faseforskydningsvinkeL

4. En enfaset asynkronmotor er forsynet med to ens statorviklinger. Ved målinger på motoren med fastbremset rotor er det konstateret, at statorviklingerne under disse forhold kan ækvivaleres med to ens impedans ZA og ZB, hver på 130 .Q med effektfaktoren 0,6.

Som vist på bilaget fig. 2 er der sene med den ene statorvikling indskudt en kondensator.

fortsættes

- 3 -



November 1998

fortsat

Motoren tilsluttes en spænding U på 230 V, 50 Hz. Kondensatoren skal dimensioneres således, at de på figuren angivne strømstyrker /A og /8 i startØjeblikket har samme numeriske værdi.

Beregn: 4.1 -kondensatorens kapacitans,

4.2 - spændingsforskellen over kondensatoren,

4.3 - motorens startstrømstyrke i startøjeblikket

5. På bilaget fig. 3 er der vist en opstilling til måling af reaktiv effekt ved hjælp af et wattmeter W.

For kredsløbet foreligger:

-resistansen R1 i wattmeterets spændingsspole (inkl. formodstand) ..................................................................... .

-resistansen Rz ............................................................................. . - kondensatoren cl ............................................................ ············

, - kondensatoren C2 ...•.......•...............•...............•............................

-frekvens ........................................... : .......................................... . - spændingen U ............................................................................ .

Der ses bort fra reaktansen i wattmeterets spændingsspole.

Beregn: 5.1 - spændingen over wattmeterets spændingsspole,

5.2 - faseforskydningsvinklen mellem vektoren for strømstyrken ! 1

og vektoren for spændingen U.

16,0 k.Q

4,8 k.Q

0,4 f-1-F 0,3 ~F 50 Hz

230 v

Med de anførte komponentværdier vil den i spm. 5.2 adspurgte faseforskydningsvinkel ikke blive præcis 90 ': (Tolerancen på især kondensatorernes kapacitanser bevirker, at de 90 o heller ikke i praksis vil kunne opnås ved anvendelse af standardværdier ).



L l

L2

L3

N

u

(

1Ll

1L2

1L3

Fig. 1

u

Fig. 2

a

R2

12

b

Fig. 3

,- ------, l l l

R2

R1

t L ________ l

z A

Varræaggregat

Elektroteknik

Bilag

z


l. I det på bilag l, fig. l viste kredsløb er: - R 1 en ubekendt resistans, -L en ideel selvinduktion på 0,12 H, - R2 en resistans på 47 ohm, -C en kondensator på 70 !J.F.


2 bilag

Bemærk: Bilag 2 skal påføres eksamensnummer og navn og afleveres sammen med besvarelsen.

Til kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding på 230 V, 50 Hz. Spændingsforskellen over kondensatoren er under disse forhold 65 V.

Beregn: 1.1 - strømstyrken /, 1.2 -resistansen R 1•

2. Til aktivering af et spjæld anvendes en jævnstrømsmotor, hvis magnetfelt frembringes af permanente magneter. Motoren er ikke forsynet med vendepoler. ~otorens ankerresistans er 0,8 Q. Børstespændingsfaldet andrager 2,0 V. Der ses bort fra motorens jemtab og fra motorens mekaniske tab.

Motorens afgivne drejningsmoment regnes konstant.

Motoren er gennem en serieresistans R på l ,2 .Q tilsluttet en 24 V jævnspændingsforsyning. Herved bliver ankerstrømstyrken 3,5 A, og omdrejningshastigheden bliver 400 o/min.

2.1 Beregn motorens afgivne drejningsmoment.

2.2 Resistansen R kortsluttes. Beregn ankerstrømstyrken umiddelbart efter kortslutningen.

2.3 Efter en kort tid vil ankerstrømstyrke og omdrejningshastighed på ny være konstante. Beregn ankerets omdrejningshastighed.

fortsættes

- 2-



Maj 1999

fortsat

3. På bilag l, fig. 2 er der vist et temperaturmålearrangement, der er tilsluttet en konstant jævnspænding på 24 V.

På figuren angiver:

- R1 en temperaturafhængig NTC-modstand med den på bilag l, fig. 3 viste karak-teristik, hvor resistansen R er afbildet som funktion af temperaturen i °C,

- R2 en resistans på 2400 Q,



- R5 et potentiometer med en samlet resistans på 2000 Q med lineær modstands-variation og med lineær skalainddeling fra "O" til "100" som vist på figuren.

Bestem potentiometerets skalaindstilling, idet udgangssignalet Uab skal være 0,8 V (med"+" på klemme a og"-" på klemme b), når temperaturen ved NTC-modstanden er 80 oc.

4. For en trefaset, stjerneforbundet kontaktringsmotor foreligger følgende ved en given driftstilstand, hvor motorens slæberinge er kortsluttede: - antal poler .. .. .... ....... ................ .. . .. . . . .... .. .. .. ..... .... ..... ... .. . . . . ............. 4

- netspænding ................................................................................. .

-frekvens ....................................................................................... .

- omdrejningshastighed .................................................................. .

- netstrømstyrke .............................................................................. .

- effektfaktor ................................................................................... .

- resistans i statorviklingen (faseværdi) ved driftstemperatur ....... .

- resistans i rotorviklingen målt mellem to slæberinge ved driftstemperatur ............................................................................ .

400 v 50 Hz

1424 o/min

12,1 A

0,85

0,83 Q

1,80 Q

Det forudsættes, at motorens jerntab og mekaniske tab er uafhængige af motorens belastning, og at disse tab kan henføres til motorens statorside.

Ved et tomgangsforsøg med den ovenfor anførte spænding og frekvens er den samlede tilførte effekt 430 W, og netstrømstyrken er 5,9 A.

fortsættes


fortsat

Beregn ved den givne driftstilstand:

- 3 -

4.1 - summen af jerntab og mekaniske tab i motoren, 4.2 - strømvarmetabet i rotoren, 4.3 - strømstyrken i en rotorvikling, 4.4 - motorens afgivne drejningsmoment.


5. Et varmelegeme E, der har mærkningen 12 V, 40 W, er forsynet med en indbygget termostat. Ved hjælp af en kontrollampe H, der har mærkningen 12 V, 0,5 W, ønskes der indikering for indkoblet varmelegeme. Dette kan opnås ved det på bilag 2, fig. 4 viste kredsløb.

På bilag 2, fig. 5 er vist karakteristikfeltet for den anvendte transistor. Bemærk, at indgangskarakteristikken U8 E=f(/8 ) for denne transistor er forskellig fra indgangskarakteristikken for en transistor med silicium som grundmateriale.

Både varmelegemet og kontrollampen kan betragtes som temperaturuafhængige resistanser. Når varmelegemet er tilkoblet, skal spændingen over lampen være mindst 9,0V.

5.1 Indlæg arbejdslinien for kontrollampen i udgangskarakteristikken og vælg en passende basisstrømstyrke, således at det anførte funktionskrav er opfyldt.

5.2 Bestem på grundlag af pkt. 5.1 resistansen R x·



I

L

c

b D---------------~~----~

-----------o a

"100"

"O"

5 -

J

\ 10 •

s

J ~

"r--. ....,.

s

l

Elektroteknik

Bilag l

Pig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Maskinmestereksamen 2.årsprøve Maj 1999

1 I 8 (mA)

........ 0 ,, -Q.

"'.._/

5

UBE f (IB

700

I c A) m 80

60

~o

KONTROLLAMPE

-I8 =0.7mA

106mA

0.5mA

O..t,.mA

Q3mA

Q 2m A

0. 1m A

o mA

o 5 UcE(V 1J

200 typicol YC!lues UBE Tam b 25°C

(m V)

4-00

Eks.nr.: __ _ Navn: __________________ __


Elektroteknik

Bilag 2

12 v Fig. 4

+

Fig. 5


l. I det på bilag l, fig. l viste kredsløb er: -R en resistans på 3900 n,


2 bilag

- Z1 en impedans, der kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R 1

på 51 n og en induktiv reaktans XI på 180 n. - Z2 en impedans, der kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R2

og en induktiv reaktans X2.

Til kredsløbets klemmer a og b tilsluttes en sinusformet vekselspænding på 127 V, 50 Hz. Under disse forhold er strømstyrken h=36 mA, og strømstyrken h=58 mA.

Beregn R2 og X2.

2. På bilag l, fig. ·2 er der vist en ensretterkobling belastet med en resi~tans R= 150 n. Dioden V2 er blevet udskiftet, og herved er forbindelsen mellem transformerviklingen og dioden blevet afbrudt, således som vist på figuren. Ensretteranlægget fungerer derfor ikke korrekt, og som et led i fejlsøgningen foretages målinger med de på figuren viste instrumenter pos. 1-6.

Instrumentet pos. l viser 18,4 V. Der ses bort fra tab i dioder og fra instrumenternes egetforbrug.

2.1 Angiv - idet svarene skal begrundes - visningeroe for hvert af de øvrige instrumenter pos. 2-6.

2.2 Beregn den effekt, der afsættes i resistansen R.

fortsættes

- 2-



November 1999

fortsat

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: - antal poler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - netspænding. .. . .. ... . . . .. ... . . . .. ... ......... .. . ... . . . .. .. .. . . ........... 6,0 kV

Fra et tomgangsforsøg med generatoren foreligger: - netspænding ............................................................... . - rotorens omdrejningshastighed ....................................... . - magnetiseringsstrømstyrke .............................................. .

Fra et kortslutningsforsøg med generatoren foreligger: -strømstyrke pr. fase ...................................................... . - rotorens omdrejningshastighed ....................................... . - magnetiseringsstrømstyrke .............................................. .

6,6 kV 750 o/min 19,5 A

73 A 750 o/min 17,0 A


3.1 Beregn generatorens samlede reaktans Xcr pr. fase. "'

3.2 Ved en driftssituation, hvor generatoren er tilkoblet et stift !refasenet med spænding og freK:vens svarende til generatorens mærkedata, foreligger: - strømstyrke pr. fase . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 A - magnetiseringsstrømstyrke . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . 13,6 A

Beregn den fra generatoren afgivne virkeeffekt

4. Et 120m langt skibskabel med ledertværsnit 2,5 mm2 Cu er beskadiget, idet det ved måling med en megger er konstateret, at der et sted på kablet er opstået dels en kortslutning mellem to af lederne, dels en jordslutning til skibsskroget. Dog er kablets tredje leder intakt.

Fejlstedets beliggenhed søges bestemt ved anvendelse af forhåndenværende udstyr, idet et 12 V akkumulatorbatteri, en 12 V glødelampe, en omskifter og et voltmeter forbindes som vist på bilag l, fig. 3.

fortsættes


fortsat

- 3 -


De på figuren viste tilledninger t1, t2, t3 og t4 , har alle ledertværsnittet 0,75 mm2 Cu og længden 4,0 m.

Voltmeterets indre modstand er så stor, at strømstyrken gennem voltmeteret kan anses at være nul.

Med omskifteren i stilling "l" aflæses voltmeterudslaget 6,75 V.

Med omskifteren i stilling "2" aflæses voltmeterudslaget 2,65 V.

Bestem afstanden fra "A" til fejlstedet

5. Til bestemmelse af en ubekendt impedans, der kan betragtes som en parallelforbindelse af en resistans Rx og en kondensator Cx, kan benyttes den på bilag 2, fig. 4 viste målebro.

Mellem broens punkter "A" og "B" er der indsat en 100,0 cm lang måletråd med forskydeligt udtag "C".

Kondensatoren C1 har kapacitansen 25 11F. Tonegeneratoren afgiver en sinusformet vekselspænding med frekvensen 800 Hz.

Når den variable resistans R1 er indstillet til 17,7 Q, og udtaget "C" står 51,3 cm fra "A", er broen i balance, dvs. der er ingen spændingsforskel mellem broens punkter "C" og"D".

Beregn resistansen Rx og kapacitansen af Cx.



~

a

u

Elektroteknik

Bilag l

R

.--------1,.'>-lov ..J-------.

Fig. 1

l )8,"\ . Vl

V2

Fig. 2

120m

Fig. 3


A

R x

Elektroteknik

Bilag 2

c

B

u

Fig. 4

'l Maskinmestereksamen 2. årsprøve Maj 2000


l bilag

l. I et vandbad, hvor temperaturen skal holdes konstant, benyttes som varmelegeme den på bilaget fig. l viste transistor, som er en Darlington-effekttransistor med høj strømforstærkning.

Når potentialet på klemmen Vind er 15 V, afsættes der i transistoren en effekt på 20 W. Af databladet for transistoren kan aflæses, at spændingsforskellen mellem transistorens basis og emitter under disse forhold er l ,2 V, og at basisstrømstyrken er 2,2mA.

Når potentialet på klemmen Vind er 2,5 V, skal transistoren akkurat være lukket, dvs. dens kailektorstrømstyrke skal være nul. Af databladet for transistoren kan aflæses, at spændingsforskellen mellem transistorens basis og emitter under disse forhold er 0,7V.

Beregn de på figuren viste resistanser R1 og R2, således at disse funktionskrav opfyldes.

2. En asynkronmotor har det på bilaget fig. 2 viste mærkeskilt. Når motorens statorviklinger er k-oblet i trekant, er motorens startdrejningsmoment 2,1- gange fuldlastdrejningsmomentet

Fra et tomgangsforsøg med motoren foreligger: - netspænding ................................................................................... . - netstrømstyrke ............................................................................... . - tilført effekt ................................................................................... .

3x400 V 49 A

4400 w

Motorens magnetiseringsstrømstyrke anses at være uafhængig af motorens belastmng.

2.1 Beregn motorens virkningsgrad ved fuldlast

2.2 For at nedsætte startstrømstyrken startes motoren med reduceret spænding. Motoren vil kunne starte, hvis dens startdrejningsmoment er 250 Nm.

Beregn den nødvendige netspænding på motorens klemmer i startøjeblikket

fortsættes

- 2-



Maj 2000

fortsat

3. For en seriemotor foreligger følgende ved fuldlast

.-afgiven effekt................................................................. 12 kW - klemspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 V - børstespændingsfald .. .. .. .. .. . .. .. . . . . .. .. .. . . . . . . .. . . .. .. . . . . . .. . .. .. . . .. . 2 V

- samlet resistans i anker- og vendepolsviklinger .......................... 0,48 n - samlet resistans i magnetviklinger .............................................. 0,33 n - virkningsgrad ............................................................................... 0,87 -omdrejningshastighed ....................................................... 1500 o/min

3.1 Beregn motorens konstante tab, dvs. summen af motorens mekaniske tab og dens jern tab.

3.2 Ankerets omdrejningshastighed skal reduceres til 1200 o/min. Moddrejningsmomentet er ved denne hastighed 90 % af moddrejningsmomentet ved fuldlast

Beregn den spænding, som skal påtrykkes motorens klemmer.

4. F?r en spole til en kontaktor foreligger følgende data:

- mærkespænding UN . .. . ................................... .................... 230 V - største tilladelige spænding af hensyn til spolens opvarmning . .. .. l, l· U N

- frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Hz

-effekt (ved mærkespændingen) i indkoblet tilstand . . .................. { {·~ '{t-'

I indkoblet tilstand kan kontaktorspolen betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktiv reaktans X.

Beregn for den indkoblede kontaktorspole:

4.1 - spolens effektive resistans,

4.2 - den største tilladelige strømstyrke gennem spolen.

4.3 Afgør på grundlag af beregninger, om spolen må tilsluttes et vekselstrømsnet med spændingen 240 V og frekvensen 50 Hz.

fortsættes


fortsat

- 3-


5. På bilaget fig. 3 er der vist to forbrugere "A" og "B" tilsluttet et isoleret trefaset treledersystem med netspændingen 400 V. Forbrugeren "A" består af tre ens stjerneforbundne impedanser Z, der hver kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktiv reaktans X. Forbrugeren "B" består af tre ens stjerneforbundne resistanser, hver på 20 n.

Til de to forbrugere er der som vist på figuren forbundet to wattmetre og et amperemeter.

På wattmeter Wl aflæses udslaget 3900 W, og på amperemeteret aflæses udslaget 27,0A.

Beregn: 5.1 -udslaget (angivet i W) på wattmeter W2, 5.2 -resistansen R og reaktansen X.



Elektroteknik

Bilag

<>-------------------------- 18 ,o v

u ind

L o----*---1 l

L o---------~---1 2

Dar lin g toneffekttransistor

Fig. 1

Fig. 2

B r------, l l

: l l l l l l l l L

l l

---_j

Fig. 3

o

A ,~---z-- --l l

z

l l l l l l

l l l J L--------·



l bilag

l. Et drejespoleinstrument har en indre resistans på 30 n og giver fuldt udslag ved en strømstyrke på 5,0 mA. Instrumentet forsynes med den på bilaget fig. l viste shunt bestående af to resistanser R1 og R2 samt en omskifter S, hvorved der ved tilslutning til klemmerne K og L kan vælges måleområderne 0-0,2 henholdsvis O-l ,O A.

Beregn resistanserne R1 og R2, således at de anførte funktionskrav opfyldes.

2. I det på bilaget fig. 2 viste kredsløb er: - R 1 en ubekendt resistans, -L en induktiv reaktans på 0,13 H, - R2 en resistans på 39 n, og - C en kondensator med kapacitansen 63 J.!F.

Kredsløbet tilsluttes en sinusformet vekselspænding på 230 V, 50 Hz. Spændingsforskellen over kondensatoren bliver herved 156 V.

Beregn resistansen R1•

3. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: -effekt ............................................................................................... 1250 kV A - netspænding .................................................................................... 3,0 kV - frekvens . .. . . .. . . .. ...... .. . . .. ... ... .. . .. . ......... ... . .. .. . . . .. .... .... ... .. ......... .. ... . . . . . .. 50 Hz - antal poler ... . . . . .. . . . . . . . .. . . .. .. ... .. . . ... .. ..... ... .... ... .. ........ .. ... . ....... .. . .. . ... .. . . l O - samlet reaktans pr. fase .. .. ........ ... ... ... ....... .. . .. .. .. ....... .. . .. . . . ... .. .. . ..... .. l 0,3 n



fortsættes

-2-Maskinmestereksamen 2. årsprøve


November 2000

fortsat

Når generatoren er ubelastet, er statorstrømstyrken nul ved en magnetiseringsstrømstyrke på 58 A.

3.1 Beregn, når generatoren er belastet med mærkeeffekten ved en effektfaktor på 0,85 (induktivt):

3 .l. l - den inducerede elektromotoriske kraft i en fase,

3.1.2 -vinklen mellem en fasespænding og generatorens inducerede elektromotoriske kraft i denne fase,


3.2 Generatoren aflastes, således at den ikke afgiver watteffekt

Beregn generatorens statorstrømstyrke, når magnetiseringsstrømstyrken har den spm. 3.1.3 fundne værdi.

4. På bilaget fig. 3 er der vist en siliciumtransistor anvendt som forstærker for udgangssignalet fra en CMOS-logikkreds. I transistorens kollektorkfeds er der indsat et relæ med mærke-spændingen 12 V og en resistans på 550 n. Driftspændingen U00 er 12,0 V, og ved mættet transistor er spændingsfaldet over kollektar-emitterstrækningen 0,3 V, og spændingsfaldet over basis-emitterstrækningen er 0,7 V. Transistorens strømforstærkning er 150.

Logikkredsens udgangsspænding er l ,O V svarende tillogisk "O", og 11 ,O V svarende til logisk "l". Zenerdioden V2 har en maksimal effekt på 0,5 W, og der kan vælges mellem følgende zenerspændinger: 4,7-5,1-6,2-7,5-9,1- 11,0 og 12,0 V.

4.1 Forklar formålet med zenerdioden V2, og angiv, hvilke af de ovenfor anførte zenerspændinger, der kan anvendes i kredsløbet.

4.2 Beregn resistansen RI svarende til den mindste af de spm. 4.1 angivne zenerspændinger.

4.3 Beregn resistansen RI svarende til den største af de spm. 4.1 angivne zenerspændinger.

fortsættes


fortsat

- 3 -


5. På bilaget fig. 4 er der vist tre ens impedanser Z tilsluttet et trefaset fireleder-net med netspændingen 3x400 V og frekvensen 50 Hz. Hver impedans kan betragtes som en serieforbindelse af en resistans R og en induktiv reaktans X, hvor IRI = lXI. Fasefølgen er Ll-L2-L3.

På begge wattmetre aflæses udslaget 214 W.

5.1 Beregn R og X.

5.2 Beregn den effekt, der i alt afsættes i de tre impedanser.

5.3 Tegn en måleopstilling, der kan bruges til at bestemme den effekt, der i alt afsættes i de tre impedanser også i de tilfælde, hvor impedanseme ikke er ens. Angiv, hvorledes effekten beregnes på grundlag af instrumentvisningeme.


~askinrnestereksarnen 2.årsprøve November 2000

Fig. l

L

Fig. 2

--------------~---r---------+Uoo

) .

L1

L2

N

LOGISKKREDS

K l

T l

Fig. 3

Fig. 4

Elektroteknik

Bilag

c

z


o s mu 200~


l bilag

l. På bilaget fig. l, er der vist et stabiliseringskredsløb med en zenerdiode, en formodstand Rf på 220 n og en belastningsmodstand RL.

For zenerdioden foreligger følgende data: - zenerspænding Uz ............................................................................ 12,0 V

- mærkeeffekt p z, max . . .. . . . . ...... ... .. ... . . .. . . .. .. . . .•.. ... . .. .. ....... .. . .. .. . .. . . . . . . . •. .. . 500 m w

Det fremgår af databladet for zenerdioden, at strømstyrken gennem dioden skal være mindst 3,0 mA for at spændingen stabiliseres.

Kredsløbets egenskaber skal undersøges for: - tilladte variationer af U1, når belastningsmodstanden RL holdes konstant,

-tilladte ændringer af belastningsmodstanden RL, når U1 holdes konstant.

1.1 Bestem tilladte grænser for U1, når RL er 390 n.

1.2 Bestem tilladte grænser for RL, når U1 er 23 V.

2. For en medkompounderet motor med lang shunt foreligger følgende ved tomgang:

- netspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 V - netstrømstyrke.. ........... ... . .. . ... .. ... . . . ........... ... . . .............. ... 3,30 A - børstespændingsfald .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. . .. .. . 2 V

- samlet resistans i anker- og vendepolsviklinger .......................... 0,48 n - samlet resistans i serieviklinger ................................................... O, 16 n - samlet resistans i shuntkredsløb .. ........... ...... ... ..... ... .... .. .. .. .. .. .. .. .. 540 n - omdrejningshastighed ...................................................... l 058 o/min

Motorens jern- og gnidningstab regnes uafhængige af belastningen.

Ved en driftstilstand, hvor netspændingen er 440 V, optager motoren 41 A fra nettet.

fortsættes

-2-Maskinmestereksamen 2. årsprøve


Maj 2001

fortsat

Beregn ved denne driftstilstand:

2.1 - motorens afgivne effekt,

2.2 - motorens modelektromotoriske kraft.

3. På bilaget fig. 2 er der vist en belastet spændingsdeler, for hvilken der foreligger følgende:

-elektromotorisk kraft E1 ................................................................ 12,0 V

-elektromotorisk kraft E2 ................................................................ 15,0 V

- resistansen R 1 ••••••••• •• • • •• • •• • • . • • ••• • • •• • • . •• • • •• . • . •• . • •••. •• •• • . . • •• • • • • • • • . • • • • . • • • • • • • 2,2 k!!

- resistansen R2 kan varieres mellem nul og .................. ........ .... .... ... 5, l k!!

- resistansen R3 ............................. ................................ .......... ... ....•. l, l kn

-resistansen RL ................................................................................ 5,0 k!!

Den variable resistans er indstillet på 85 % af den fulde værdi.

Beregn spændingsforskellen over resistansen RL·

4. For en trefaset synkrongenerator med stjernekoblet statorvikling foreligger følgende mærkedata: - nominel ydelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 k V A - frekvens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hz - klemspænding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3x440 V

- induktiv reaktans pr. fase forårsaget af spredningsfeltet ............ 0,04 n

-induktiv reaktans pr. fase forårsaget af ankerfeltet ..................... . o,o9 n

Generatorens magnetiseringskurve regnes retlinet. Der ses bort fra resistansen 1

generatorens statorvikling.

Ved en driftstilstand, hvor generatoren er symmetrisk og induktivt belastet, leverer den 250 kW til en række forbrugere. Klemspænding og frekvens svarer til de anførte mærkedata. Netstrømstyrken er 360 A.

fortsættes

Documents

ELEKTROTEKNIK EKSAMENSOPGAVER 2. ARSPRØVE årsprøve.pdf · 3.4 Hvad er strømstyrken ic gennem kondensatoren C til tiden t=l5 s? fortsættes - 3 - Maskinmestereksamen 2. årsprøve