30
MINISTARSVO ZNANOSTI OBRAZOVANJA I ŠPORTA AGENCIJA ZA STRUKOVNO OBRAZOVANJE I OBRAZOVANJE ODRASLIH DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA 6 – 7. travnja, 2017.

RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

  • Upload
    others

  • View
    45

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

MINISTARSVO ZNANOSTI OBRAZOVANJA I ŠPORTA

AGENCIJA ZA STRUKOVNO OBRAZOVANJE I OBRAZOVANJE ODRASLIH

DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI

RJEŠENJA

TEORETSKI ZADACI

TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

6 – 7. travnja, 2017.

Page 2: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

1. ZADATAK

Koliki napon mjeri idealni voltmetar:

a) u trenutku uspostavljanja strujnog kruga (t=0), UVA

b) u stacionarnarnom stanju (t=∞), UVB

Koliki bi napon pokazivao realni voltmetar unutarnjeg otpora RV = 10kΩ:

c) u trenutku uspostavljanja strujnog kruga (t=0), UVC

d) u stacionarnarnom stanju (t=∞), UVD

Zadano: U=24V, R1=12kΩ, R2=10kΩ, R3=2kΩ, C=250𝜇𝐹

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

UVA 10.91 V 2

UVB 13.09 V 2

UVC 7.06 V 3

UVD 7.50 V 3

UKUPNO BODOVA 10

Potpis ocjenjivača:______________________

RJEŠENJE:

a) t = 0 UVA=UR2

(kondenzator predstavlja kratki spoj u mreži)

𝑈𝑅2 =𝑈

𝑅1 + 𝑅2∙ 𝑅2 =

24

(12 + 10) ∙ 103∙ 10 ∙ 103 =

240

22

Page 3: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

UVA = UR2 = 10.91 V ……………………… ( 2 boda )

b) t = ∞ UVB=UR1

(kondenzator predstavlja prekid)

𝑈𝑅1 =𝑈

𝑅1 + 𝑅2∙ 𝑅1 =

24

(12 + 10) ∙ 103∙ 12 ∙ 103 =

288

22

UVB = UR1 = 13.09 V ……………………. ( 2 boda )

c) t = 0 UVC=UR2

𝑈𝑅2 =𝑈

𝑅1 +𝑅𝑉 ∙ 𝑅2

𝑅𝑉 + 𝑅2

∙𝑅𝑉 ∙ 𝑅2

𝑅𝑉 + 𝑅2=

24

(12 + 5) ∙ 103∙ 5 ∙ 103 =

120

17

UVC = UR2 = 7.06 V………………………… ( 3 boda )

d) t = ∞

RV3 = 12 kΩ

𝑅𝑈𝐾 = 𝑅2 +𝑅1 ∙ 𝑅𝑉3

𝑅1 + 𝑅𝑉3= 10 + 6 = 16 𝑘Ω

𝐼 =𝑈

𝑅𝑈𝐾=

24

16 ∙ 103= 1.5 𝑚𝐴

𝑈𝑅1 = 𝑈 − 𝐼 ∙ 𝑅2 = 24 − 15 = 9 𝑉

𝑈𝑉𝐷 = 𝑅𝑉 ∙𝑈𝑅1

𝑅𝑉 + 𝑅3=

9

12 ∙ 103∙ 10 ∙ 103 =

90

12

UVD = 7.50 V ………………………………….. ( 3 boda )

Page 4: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

2. ZADATAK

Mješoviti spoj više zavojnica i kondenzatora spojen je na sinusni izmjenični napon

promjenjive frekvencije. Odredite kod koje frekvencije će pokazivanje ampermetra iznositi

IA = 0 A. Koliko će u tom slučaju iznositi međusobni omjer pojedinačnih impedancija XL:XC ?

Zadano: L=2mH, C=100𝜇𝐹.

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

f 616.4 Hz 5

XL:XC 3 2

UKUPNO BODOVA 7

Potpis ocjenjivača:______________________

RJEŠENJE:

Obzirom na simetričnost spoja mreža se može prikazati i ovako:

Page 5: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

Ukupni induktivni otpor XLL i kapacitivni XCC iznosi:

𝑋𝐿𝐿 =𝑋𝐿 ∙ 2𝑋𝐿

3𝑋𝐿=

2

3𝑋𝐿 , 𝑋𝐶𝐶 = 2𝑋𝐶

Struja će biti nula ako nastupi rezonancija: XLL = XCC

2

3𝑋𝐿 = 2𝑋𝐶 𝑜𝑡𝑘𝑢𝑑𝑎 𝑠𝑙𝑖𝑗𝑒𝑑𝑖:

𝑿𝑳

𝑿𝑪= 𝟑

2𝜋𝑓𝐿

12𝜋𝑓𝐶

= 3, 𝑜𝑑𝑛𝑜𝑠𝑛𝑜, (2𝜋𝑓)2𝐿𝐶 = 3,

𝑟𝑒𝑧𝑜𝑛𝑎𝑛𝑡𝑛𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑘𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖𝑗𝑎 𝑖𝑧𝑛𝑜𝑠𝑖 𝒇 =𝟏

𝟐𝝅√

𝟑

𝑳𝑪

𝑓 =1

2𝜋√

3

2 ∙ 10−3 ∙ 100 ∙ 10−6

f= 616,4 Hz

…………………………………………… 2 boda

…………………………………………. 3 boda

………………………………………… 2 boda

Page 6: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

3. ZADATAK

U električnoj mreži prema slici izračunajte koliko iznosi potencijal točke A, 𝜑𝐴. Koliko iznose

jakosti struja I5 i I6 ?

I5 I6 A

Page 7: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

𝜑𝐴 2.18 V 5

I5 3.64 A 2

I6 2.73 A 2

UKUPNO BODOVA 9

Potpis ocjenjivača:______________________

RJEŠENJE:

Rješavamo Millmanovim teoremom. Potencijal točke A jednak je naponu UAO

𝑈𝐴0 =−

𝐸1𝑅2 + 𝑅3

−𝐸3 𝑅6

+𝐸4 𝑅8

+𝐸2 𝑅5

− 𝐼1 − 𝐼2 + 𝐼3 + 𝐼4

1𝑅2 + 𝑅3

+1

𝑅6+

1𝑅8

+1

𝑅5

𝑈𝐴0 =−

124 + 2 −

63 +

124 +

246 − 1 − 2 + 3 + 1

14 + 2 +

13 +

14 +

16

=24

11

UA0 = 2.18 V

( 3 boda za postavljen zadatak + 2 boda za točan rezultat)

Izračunavanje struja I5 i I6

𝜑𝐴 = −𝐼5 ∙ 𝑅5 + 𝐸2

𝐼5 =𝐸2 − 𝜑𝐴

𝑅5=

24 − 2.18

6= 3.64 𝐴

I5 = 3.64 A ………………………………… 1+1 bod

………………………………………… 3+2 boda

Page 8: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

𝜑𝐴 = −𝐸3 + 𝐼6 ∙ 𝑅6

𝐼5 =𝐸3 + 𝜑𝐴

𝑅6=

6 + 2.18

3= 2.73 𝐴

I6 = 2.73 A ………………………………… 1+1 bod

( 1 bod za postavljen zadatak + 1 bod za točan rezultat)

4. ZADATAK

Dva trofazna trošila spojena u zvijezdu priključena su na simetričnu trofaznu mrežu, također

u zvijezda spoju, linijskog napona UL = 400V. Između zvjezdišta trošila A i B priključen je

idealni voltmetar. Koliki napon UV pokazuje voltmetar? Koliko iznosi kut 𝜑 fazora UV ?

Zadano: R=200Ω, XL1=XC2=100Ω, XL2=XC1=200Ω

Page 9: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

UV 673.56 V 8

𝜑 1490 2

UKUPNO BODOVA 10

Potpis ocjenjivača:______________________

RJEŠENJE:

UA0 =

𝑈𝐹∠00

𝑋𝐶1∠−900+𝑈𝐹∠−1200

𝑋𝐿1∠900 +𝑈𝐹∠1200

𝑅

1

𝑋𝐶1∠−900+1

𝑋𝐿1∠900+1

𝑅

=230.94∠00

200∠−900+230.94∠−1200

100∠900 +230.94∠1200

2001

200∠−900+1

100∠900+1

200

=

=1.155∠900 + 2.309∠1500 + 1.155∠1200

0.00707∠−450=

4.195∠127.90

0.00707∠−450= 593.35∠172.90 𝑉

UA0 = 𝟓𝟗𝟑. 𝟑𝟓∠𝟏𝟕𝟐. 𝟗𝟎 𝑽 …………………………………………………………… 1+2 boda

( jedan bod za postavljen zadatak + 2 boda za točan rezultat)

UB0 =

𝑈𝐹∠00

𝑋𝐿2∠900+𝑈𝐹∠−1200

𝑋𝐶2∠−900+𝑈𝐹∠1200

𝑅

1

𝑋𝐿2∠900+1

𝑋𝐶2∠−900+1

𝑅

=230.94∠00

200∠900 +230.94∠−1200

100∠−900 +230.94∠1200

2001

200∠900+1

100∠−900+1

200

=

L1

L2

L3

R

XL1

XC1

XC2

XL2 R

A B

Page 10: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

=1.155∠ − 900 + 2.309∠−300 + 1.155∠1200

0.00707∠450=

1.933∠−42.650

0.00707∠450= 273.41∠−87.650 𝑉

UB0 = 𝟐𝟕𝟑. 𝟒𝟏∠−𝟖𝟕. 𝟔𝟓𝟎 𝑽 ………………………………………………………. 1+2 boda

( jedan bod za postavljen zadatak + 2 boda za točan rezultat)

Izračunavanje napona između zvjezdišta dva trošila:

UAB = UA0 - UB0 = 593.35∠172.90 - 273.41∠−87.650

= -588.8 + j73.34 – (11.21 – j273.18)

= - 577.59 + j346.52 = 673.56 ∠1490

UAB = 673.56∠1490 V

Napon koji mjeri voltmetar iznosi:

UV = 673.56 V ……………………………………………… 2 boda

Kut 𝜑 fazora UV iznosi:

𝝋 = 𝟏𝟒𝟗𝟎 ………………………………………………………………… 2 boda

Page 11: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

5. ZADATAK

U električnoj mreži na slici treba odrediti iznos struje kroz otpornike R1 i R2 u slučaju:

a) zatvorena sklopka S1, otvorena sklopka S2 (I1A , I2A)

b) zatvorena sklopka S1, zatvorena sklopka S2 (I1B , I2B)

Zadano: R1= R2= R3= R4= R= 10Ω, E1= E2= 20V

( Ako primjenjujete metodu struja petlji, konture orjentirati u smjeru kazaljke na satu ! )

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

I1A 1 A 1

I2A 1 A 1

I1B 0.5 A 3

I2B 0.5 A 3

UKUPNO BODOVA 8

Potpis ocjenjivača:______________________

IA

IC

IB

Page 12: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

RJEŠENJE:

a)

𝐼1𝐴 =𝐸1

𝑅1 + 𝑅3=

20

10 + 10= 1 𝐴

I1A = 1 A ………………………………………… 1 bod

b)

𝐼1𝐵 =𝐸2

𝑅2 + 𝑅4=

20

10 + 10= 1 𝐴

I1B = 1 A ………………………………………… 1 bod

c) Metoda konturnih struja

−𝐸1 = 𝐼𝐴 ∙ (𝑅1 + 𝑅3) − 𝐼𝐶 ∙ 𝑅3

𝐸2 = 𝐼𝐵 ∙ (𝑅2 + 𝑅4) − 𝐼𝐶 ∙ 𝑅2

−𝐸2 = 𝐼2 ∙ (𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅) − 𝐼𝐴 ∙ 𝑅3 − 𝐼𝐵 ∙ 𝑅2

-20= 20IA -10IC

20= 20IB -10IC

-20= -10IA -10IB + 30IC

I1B = 1.5 A …………………………………. 2+1 bod

I2B = 1.5 A ……………… 2+1 bod

( 2 boda za postavljen zadatak + 1 bod za točan rezultat)

Obzirom da se traži iznos struje, predznak možemo zanemariti !

Page 13: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

6. ZADATAK

Izračunavanjem napona praznog hoda dinama proizašla je potreba za magnetskim

tokom =3,36 mVs u zračnom rasporu l0= 1 mm, kao i u preostalom dijelu

magnetskog kruga. Treba odrediti magnetski napon i struju magnetiziranja za namot

koji ima N= 1000 zavoja. Magnetski krug sadržava kućište od lijevanog čelika, rotor od

dinamo limova i dva zračna raspora.

Zadano: Sk= 30 cm2, Sr= 48 cm2, S0= 48 cm2, lk= 26 cm, lr= 4 cm, l0= 1 mm.

RJEŠENJA MOGUĆI

BODOVI

UČINAK VELIČINA REZULTAT

𝜃 1250.2 A 5

I 1.25 A 1

UKUPNO BODOVA 6

Potpis ocjenjivača:______________________

Dinamo

lim

B[T] 0,2 0,3 0,5 0,7 0,9 1,12

H[A/m] 25 50 80 140 220 330

Lijevani

čelik

B[T] 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,12

H[A/m] 100 180 200 250 400 500

Page 14: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

RJEŠENJE:

T12,11030

1036,3

SB

4

3

k

k

Iz tablice: Hk=500 A/m ……………………………… 1 bod

T7,01048

1036,3

SB

4

3

r

r

Iz tablice: Hr=140 A/m ……………………………. 1 bod

T7,01048

1036,3

SB

4

3

0

0

m

A8,557324

104

7,0BH

70

00

…………………. 1 bod

00rrkk lH2lHlH

001,08,557324204,014026,0500

A2,12506,11146,5130 ……………… 2 boda

A25,11000

2,1250

NI

…………………………………….. 1 bod

Page 15: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

MINISTARSVO ZNANOSTI OBRAZOVANJA I ŠPORTA

AGENCIJA ZA STRUKOVNO OBRAZOVANJE I OBRAZOVANJE ODRASLIH

DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI

RJEŠENJA

PRAKTIČNI ZADATAK

TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

6 – 7. travnja, 2017.

Page 16: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

PRAKTIČNI ZADATAK

Eksperimentalno odrediti nadomjesni Nortonov izvor obzirom na stezaljke a i b.

Nortonovu struju kratkog spoja IN odrediti metodom superpozicije.

Nortonov otpor RN odrediti UI metodom.

Zadano: R=220Ω, R1= R2= R3= R4=100Ω, R5=200Ω

E1=6V, E2=9V, E3=12V

Mjerna oprema: Otpornici – 6 kom (poznatog otpora)

Izvor istosmjernog napona 0-24V/200mA

Digitalni multimetar – 2 kom (vlastiti)

Spojni vodovi

Naputak: Podešavanje napona izvora izvodite isključivo pod opterećenjem kako biste

eliminirali pogrešku zbog pada napona uslijed opterećenja. Za kontrolu napona izvora

koristite jedan instrument dok zadanu mjernu veličinu mjerite drugim.

Page 17: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

1. ZADATAK

Superpozicija – određivanje Nortonove struje – mjerenje pojedinačnih doprinosa pojedinih

naponskih izvora.

a) Izvor napona podesite na vrijednost E1 = 6 V

Načinite shemu spoja kojom ćete izmjeriti struju I1N ( doprinos izvora E1 ukupnoj

Nortonovoj struji)

Nacrtajte shemu spoja sa mjernim instrumentima po kojoj ćete vršiti mjerenje.

I1N = 20 mA (smjer A-B)

b) Izvor napona podesite na vrijednost E2 = 9 V.

Načinite shemu spoja kojom ćete izmjeriti struju I2N ( doprinos izvora E2 ukupnoj

Nortonovoj struji).

Nacrtajte shemu spoja sa mjernim instrumentima po kojoj ćete vršiti mjerenje.

Električna shema

Električna shema

1 bod

2 boda

Page 18: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

I2N = 0 A

c) Izvor napona podesite na vrijednost E3 = 12 V.

Načinite shemu spoja kojom ćete izmjeriti struju I3N ( doprinos izvora E3 ukupnoj

Nortonovoj struji).

Nacrtajte shemu spoja sa mjernim instrumentima po kojoj ćete vršiti mjerenje.

I3N = 80 mA ( smjer B-A )

Izračunajte Nortonovu struju IN :

IN = I1N + I2N + I3N = -20 + 0 + 80 = 60 mA (smjer B-A )

2. ZADATAK

Određivanje Nortonovog otpora primjenom U-I metode

Napon izvora koji ćete koristiti u ovom slučaju podesite na vrijednost U = 10V.

Nacrtajte shemu spoja sa mjernim instrumentima po kojoj ćete vršiti mjerenje.

Električna shema

1 bod

2 boda

1 bod

2 boda

3 boda

Page 19: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

Zadani napon U Izmjerena struja I Izračun Nortonovog otpora RN

10 V

66.7 mA

𝑅𝑁 =𝑈

𝐼=

10

0.0667= 150Ω

3. ZADATAK

Nacrtajte i označite nadomjesni Nortonov izvor i na njega priključeno trošilo R. Tako dobiven

strujni izvor računski pretvorite u naponski sa elektromotornom silom E i unutarnjim otporom

R0.

𝐸 = 𝐼𝑁 ∙ 𝑅𝑁 = 0.06 ∙ 150 = 9.0 𝑉

𝑅0 = 𝑅𝑁 = 150Ω

Nacrtajte također i tako dobiven realni naponski sa priključenim trošilom R.

4. ZADATAK

Električna shema

Nortonov izvor Naponski izvor

2 boda

2 boda 2 boda

2 + 1 bod

0.5 + 0.5 boda

Page 20: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

Pomoću raspoložive mjerne opreme načinite shemu spoja realnog naponskog izvora

elektromotorne sile E i unutrašnjeg otpora R0 s trošilom R.

Elektromotornu silu E simulirajte promjenjivim izvorom napona a unutarnji otpor R0 načinite

kao mješoviti spoj nekoliko otpornika koji su vam na raspolaganju.

Računski dokažite da mješoviti spoj koji simulira R0 zaista ima toliki otpor. Nacrtajte taj

mješoviti spoj.

Sada nacrtajte električnu shemu prethodno definiranog realnog naponskog izvora na koji je

priključeno trošilo R. Spojite voltmetar kojim ćete podesiti napon E i ampermetar kojim ćete

izmjeriti struju kroz trošilo IR.

IR = 24.3 mA

Koristeći mjerenu vrijednost struje kroz trošilo, izračunajte pad napona na trošilu UR

𝑈𝑅 = 𝐼𝑅 ∙ 𝑅 = 0.0243 ∙ 220 = 5.35 𝑉

Izračun Mješoviti spoj

𝑅0 =𝑅1 ∙ 𝑅2

𝑅1 + 𝑅2

+ 𝑅3 =100 ∙ 100

100 + 100+ 100

R0 = 150Ω

Električna shema

2 boda 1 bod

1 bod

3 boda

1 bod

Page 21: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

MINISTARSVO ZNANOSTI OBRAZOVANJA I ŠPORTA

AGENCIJA ZA STRUKOVNO OBRAZOVANJE I OBRAZOVANJE ODRASLIH

DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI

RJEŠENJA

KRATKA PITANJA

TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

6 – 7. travnja, 2017.

Page 22: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

ZADATAK 1

U trenutku t=0 kondenzator C je prazan a preklopka se prebaci u položaj 1. Preklopka stoji u

položaju 1 u trajanju od 1s, nakon čega se prebacuje u položaj 2 i ostaje u tom položaju

također 1s. Ovaj postupak se periodički ponavlja. Vrijeme prebacivanje preklopke iz jednog

položaja u drugi je trenutno. Kolika se energija potroši na otporniku R2 nakon 20 sekundi ?

Zadano: U=100V, C=100µF, R1=10kΩ, R2=1kΩ.

a 2 J b 4 J c 6 J d 8 J

RJEŠENJE

Vremenska konstanta punjenja kondenzatora 𝜏1 = 1𝑠 što znači da napon na kondenzatoru

dosegne 63% od U, točnije Uc = 63V.

U položaju 2 prilikom izbijanja vremenska konstanta 𝜏2 = 0.1𝑠. To znači da se svaki put

kondenzator do kraja izbije preko otpornika R2.

Energija koju kondenzator preuzima prilikom nabijanja je:

𝑊 =𝐶 ∙ 𝑈𝐶

2

2=

100 ∙ 10−6 ∙ 632

2= 0.4 𝐽

Tijekom 20s proces izbijanja kondenzatora se dogodi 10 puta

WR= 10∙W = 4 J

ZADATAK 2

Kod otvorene sklopke idealni voltmetar pokazuje UV=173V, a žarulje ne svijetle. Koliki je fazni

napon izvora i što se događa sa žaruljama kada se zatvori sklopka? Koja je tvrdnja točna?

1 2

Page 23: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

a UF=100V,

žarulje ne

svijetle

b UF=173V,

žarulje 1 i 3

svijetle

c UF=100V,

žarulja 3

svijetli a 2 ne

d UF=173V,

sve žarulje

svijetle

RJEŠENJE

U položaju 1 voltmetar mjeri linijski napon što znači da fazni iznosi:

𝑈𝐹 =𝑈𝐿

√3= 100𝑉

Žarulja 2 u fazi voltmetra ne svijetli a ostale dvije – 1 i 3 svijetle.

ZADATAK 3

Paralelni RLC krug spojen je na izvor sinusnog izmjeničnog napona u(t). Struja izvora je i(t).

Valni oblici napona i struje prikazani su na ekranu osciloskopa.

Odgovorite koliki je iznos ukupne impedancije Z i kakav je odnos induktivne komponente XL i

kapacitivne XC.

L1

L2

L3

Page 24: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

a Z=75Ω

XL >XC

b Z=50Ω

XL < XC

c Z=25Ω

XL < XC

d Z=75Ω

XL < XC

RJEŠENJE

Iznos impedancije Z dobije se kao omjer amplituda napona Um i struje Im što očitamo sa

ekrana osciloskopa:

𝑈𝑚 = 3 ∙ 100 = 300 𝑉, 𝐼𝑚 = 2 ∙ 2 = 4 𝐴, 𝑍 =𝑈𝑚

𝐼𝑚=

300

4= 75 Ω

Valni oblik struje kasni za naponom što znači da je induktivna komponenta struje veća od

kapacitivne što ukazuje na činjenicu da je induktivni otpor manji od kapacitivnog:

XL < XC

4. ZADATAK

Idealni voltmetar pri otvorenoj sklopki pokazuje UV= 141V. Koliko će instrument pokazivati

kad zatvorimo sklopku. Zadano: R=XL=XC.

1cm – 100V

1cm – 2A

u(t)

i(t)

Page 25: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

a 100V b 200V c 141V d 282V

RJEŠENJE

U serijskom RLC krugu je rezonancija (XL=XC).

Obzirom da su R=XL=XC a u rezonanciji vrijedi UR = U, proizlazi da je:

U = 141V

Kada se zatvori sklopka u strujnom krugu imamo dvije impedancije jednakog iznosa ( R i XL) .

Padovi napona na njima su jednaki a njihovi fazori su razmaknuti za 900.

Fazori napona čine pravokutni trokut kojem je hipotenuza U=141V. Jedna kateta tog trokuta

je napon koji mjeri voltmetar UL.

𝑈𝑉 = 𝑈𝐿 =𝑈

√2=

141

√2= 100𝑉

5. ZADATAK

Slika prikazuje poprečni presjek kroz četiri duga paralelna vodiča kroz koja teče struja

jednakog iznosa u naznačenom smjeru. Koji je najvjerojatniji smjer djelovanja sila na zadani

vodič broj 2 ?

Page 26: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

a A b B c C d D

RJEŠENJE

Rješenje dobijemo crtajući paralelogram sila koje imaju hvatište u zadanom vodiču. Iznosi

sila su obrnuto razmjerni međusobnim udaljenostima vodiča.

6. ZADATAK

Na osnovu električne sheme na slici odgovorite koja od četiri jednakosti je točna?

Ampermetar pokazuje 0A.

a UR2=0 b U2=IR2 c U2=I(R1+R2) d U1=U2

Page 27: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

RJEŠENJE

Ukoliko kroz otpornik R1 ne teče struja (ampermetar to pokazuje), znači da pad napona na

otporniku R2 mora biti jednak naponu izvora U2 prema II Kirchoffovom zakonu.

U2 = UR1 + UR2

UR1 = 0

U2 = UR2 = IR2

U2 = IR2

7. ZADATAK

Na osnovu pokazivanja idealnih mjernih instrumenata odredite koliki je iznos napona izvora

U. Vrijednost otpora svih otpornika je jednaka.

a 2V b 3V c 1V d 4V

RJEŠENJE

Voltmetar mjeri pad napona na otporniku R1

UR1 = 1V

Obzirom da kroz R2 ne teče struja zbog unutarnjeg otpora voltmetra, ista struja, dakle 1A

teče kroz R3 koji je istog iznosa kao R1 te stoga vrijedi:

UR3 = 1V

U = UR1+ UR3 = 2V

Page 28: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

8. ZADATAK

Pravokutni zavoj žice giba se brzinom v paralelno uz dugi ravni vodič na stalnoj udaljenosti

kao što je prikazano na slici. Kroz vodič teče struja I u označenom smjeru. Odgovorite koji od

ponuđenih odgovora u svezi struje kroz pravokutni zavoj IP je točan?

a IP ima

naznačeni

smjer

b IP ima

suprotan

smjer

c IP ima

promjenjiv

smjer

d IP ima

vrijednost

0A

RJEŠENJE

U stranicama pravokutnog zavoja paralelnim vodiču neće biti induciranog napona jer ti vodiči

ne sijeku magnetske silnice.

U stranicama pravokutnog zavoja okomitim na dugi vodič inducirat će se EMS jednake po

iznosu i polaritetu koje su međusobno spojene u protufazi i poništavaju se.

Stoga je struja u pravokutnom zavoju jednaka nuli.

Page 29: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

9. ZADATAK

Koliku ukupnu snagu daje stvarni izvor napona čija je karakteristika prikazana na slici a),

kad na njega priključimo trošilo koje ima U-I karakteristiku kao na slici b)?

a) b)

a 6W b 12W c 24W d 48W

RJEŠENJE

Sa karakteristike izvora čitamo da je :

E=24V, IK = 2 A

R0 = E/IK

R0=12Ω

Otpor trošila R čitamo sa U-I karakteristike R = 12/1 = 12Ω

Struja koja teče u krugu

𝐼 =𝐸

𝑅0 + 𝑅=

24

12 + 12= 1𝐴

Ukupna snaga izvora

P= UI = 24 ∙1= 24W

10. ZADATAK

Izračunajte koliki je nadomjesni otpor između točaka A i B. Vrijednosti otpora su za sve

otpornike iste R=10Ω.

Page 30: RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI - ss-tehnicka-kt.skole.hr · DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI RJEŠENJA TEORETSKI ZADACI TEHNIČKA ŠKOLA KUTINA

a 5Ω b 10Ω c 15Ω d 20Ω

RJEŠENJE

Označeni otpornici su kratko spojeni.

Kad ih eliminiramo shema poprima oblik: