Prüfung „Grundlagen der Elektrotechnik“ 4.3.2011 Lösung zu Aufgabe 1: Frage1: = ⋅η− = ⋅− = kV5,2kV250%991U1U Frage 2:

Lösung zu Aufgabe 1:

Frage 1:

( ¹ ) ^U ( ^{1 99 %} ) ^{250 kV 2 , 5 kV}

U

_K

= − η ⋅ = − ⋅ = Frage 2:

A kV 400

250 MW 100 U

I

_K

= P = =

Frage 3:

Ω

⋅ =

=

⋅

= 3 , 125

A 400 2

V 2500 I

U 2 R 1

K K K

Frage 4:

2 K

K

286 mm

R A l A

R = ρ ⋅ l � ≥ ρ ⋅ =

U

₀

R

_i

A

B U

₀

R

_i

A

B

Frage 2:

V 58 , 0 V k 10 1 , 9 560 U 560 R R

U R

_V

2 1

2

0

⋅ =

Ω + Ω

= Ω + ⋅

=

Ω Ω =

+ Ω

Ω

⋅

= Ω +

= ⋅ 527 , 5

560 k

1 , 9

560 k 1 , 9 R R

R R R

2 1

2 1 i

Frage 3:

A 6 , 50 34

5 , 527

V 6 , 0 V 58 , 0 R

R U I U

B i

0 BE 0

B

= − µ

Ω + Ω

= − +

= −

Ω µ =

⋅

⋅

= π

= ω 39 , 8

F 1 Hz 4000 2

1 C

X

_C

1

Ω

−

=

−

= jX j 39 , 8

Z

_{C C}

Frage 2:

�� �

�� �

�

� =

Ω

= Ω Ω =

= Ω

� =

=

⋅ 0 , 9

50 x 45 80 , 50 0

8 , 39 R x X X R

x

_C ^C

Frage 3:

ℑ ℑ

ℜ 50 Ω j50 Ω

-j50 Ω -50 Ω

ℜ 50 Ω j50 Ω

-j50 Ω -50 Ω

ℑ ℑ

ℜ 50 Ω j50 Ω

-j50 Ω -50 Ω

ℜ 50 Ω j50 Ω

-j50 Ω

-50 Ω

L j R Z

_LR1

=

₁

+ ω Frage 2:

( )

(

₂

)

²

2 2

2 2

2 2 2

CR

1 CR

CR j 1 R CR j 1

R C

j R 1

C j R 1

Z + ω

ω

−

= ⋅ ω

= + + ω

⋅ ω

=

Frage 3:

= 0 ϕ Frage 4:

{ Z

_LR1

+ Z

_CR2

} = 0 ℑ

C L

C R 1 L

₂

2

0

⋅

−

=

ω

Ω

− =

= −

−

= −

�

=

−

−

⋅

−

k mA 1

5

V 1 V 6 V 12 I

U U R U

0 U U I R U

D RS DS V D

RS DS D D V

Frage 2:

mA 5 I I

_S

=

_D

=

Ω

=

=

= 200

mA 5

V 1 I R U

S S S

Frage 3:

V 97 , V 2 mA 17

mA 5 V 2

2 , S 2

I U 2

U

_{GS th} ^D

⋅

₂

=

+

⋅ = +

=

₋

Ω + =

= 400 k

I U R U

2 RG

GS RS 2 G

mA 68 , k 0 10

V 8 , 6 R I U

P Z

P

=

= Ω

=

15 6,8 1 0,68 4,88

V Z

V

Z P

U U V V

R k

I I mA mA

− −

= = = Ω

+ +

Frage 2:

1

v

_U

= (Spannungsfolger s. VL)

Die Spannung kann im Bereich 0 ≤ U

_a

≤ 6 , 8 V eingestellt werden.

Frage 3:

z. B. durch Einsatz einer Verstärkerstufe anstelle des Spannungsfolgers.

ZD

P OPV R

_V

U

_V

U

₊

U

_a

I

_Z

I

_P

U

_Z

R

₂

R

₁

ZD

P OPV R

_V

U

_V

U

₊

U

_a

I

_Z

I

_P

U

_Z

R

₂

R

₁

m 796 kA Am 10 Vs 4

T 1 H B

0 7

=

⋅ π µ =

=

− δ

δ

Frage 2:

A 59 , w 1

l 2 I H ⋅ ⋅ =

=

^{δ δ}

Frage 3:

Vs 12 , 0 A B w ⋅ ⋅ =

=

Ψ

_δ

Frage 4:

mH 4 , A 75 59 , 1

Vs 12 , 0

L Ψ I = =

=

Vs 25 , A 0 200

Nm 50 I

M 2 k

K

K

= =

π = Φ

Frage 2:

Ω

=

=

= 50 m

A 200

V 10 I

R U

K K a

Frage 3:

1 a 1

0

7 , 64 s 458 min

2 Vs 25 , 0

V 12 k

n U =

⁻

=

⁻

π

= ⋅

= Φ Frage 4:

Nm 60 U M

M U

_K

K a 12 ,

K

= ⋅ =

2b 12a 22a

3a 13c 23a

4c 14b 24c

5a 15a 25b

6b 16b 26b

7c 17a 27c

8b 18c 28c

9b 19c 29b

10a 20c 30a

Aufgabe 9 (V2)

1a 11a 21a

2b 12a 22b

3c 13c 23b

4c 14c 24b

5c 15b 25c

6b 16a 26b

7b 17a 27a

8c 18c 28a

9a 19b 29b

10a 20c 30c

Aufgabe 9 (Klausur 4)

1b 11 nicht lösbar 21a

2b 12a 22a

3b 13a 23a

4b 14 nicht lösbar 24c

5a 15a 25b

6a 16b 26b

7a 17a 27c

8c 18c 28c

9c 19c 29b

10b 20c 30a

D (Dreieck) Frage 2:

Ω

⋅ =

⋅ =

= 0 , 77

3 A 300

V 400 3

I Z U

N N NY

( ) = °

=

ϕ

_N

arccos 0 , 8 36 , 87

⋅

°

Ω

=

^j36,87

N

0 , 77 e Z

Frage 3:

kVA 3 , 69 3

V 400 A 300 3

U

S

_N,Strang

I

^{N N}

⋅ =

⋅ =

=

kW 4 , 55 8 , 0 kVA 3 , 69 cos

S

P

_N,Strang

=

_N,Strang

⋅ ϕ

_N

= ⋅ =

Aufgabe 9b (Klausur 5) Frage 1:

% f 2

n p s f

1 N 1

N

− ⋅ =

= (nur p = 2 ergibt eine sinnvolle Lösung!) Frage 2:

( 1 s ) 3 400 V 69 , 3 A 0 , 85 ( 100 % 2 % ) 40 kW cos

I U 3 P

P

_N

=

_el,n

⋅ η

_N

= ⋅

_N

⋅

_N

⋅ ϕ

_N

⋅ −

_N

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − = Frage 3:

Nm min 260

1470 2

min 60 s kW 40 n

2

M P

₁

N N

N

=

⋅ π

⋅

⋅ =

= π

₋

Frage 4:

Nm 2 676

02 , 0

1 , 0 1 , 0

02 , Nm 0 260 2

s s s

M s

M

^N

Kipp Kipp

N N

Kipp

=

� �

� �

�

� +

⋅

=

� �

�

�

� �

�

� +

⋅

=

Frage 5:

Nm 134 1

1 , 0 1 , 0

1

Nm 676 2 1 s s

1 M M 2

Kipp Kipp

Kipp

K

=

+

= ⋅ +

= ⋅

Frage 2: nein

Frage 3: Der Gesamt-Kupferquerschnitt ist höher als bei dreisträngigen Systemen

Frage 4: Die Drehzahl wird ohne Last rechnerisch unendlich hoch und kann zur Zerstörung der Maschine führen.

Frage 5: nein

Frage 6: die induzierte Spannung und damit auch die Ankerspannung Frage 7: Einsatz eines Schutzleiters PE

Frage 8: Voltsekunde (Vs) oder Weber (Wb) Frage 9: 120°

Frage 10: Turboläufer oder Vollpolläufer oder Trommelläufer (gleichbedeutende Begriffe)

2b 17a 32b

3a 18c 33b

4c 19c 34b

5a 20c 35a

6b 21a 36a

7c 22a 37a

8b 23a 38c

9b 24c 39c

10a 25b 40b

11b 26b 41 nicht lösbar

12a 27c 42a

13c 28c 43a

14b 29b 44 nicht lösbar

15a 30a 45a