Name, Vorname Studienrichtung Matrikelnummer

Transkript

1 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite H Nme, Vornme Studienrihtung Mtrikelnummer Bitte in Blokuhsten usfüllen! Aufge : pro rihtig entworteter Frge sind 4 Punkte erreihr. Hinweis: Die einzelnen Frgen können unhängig voneinnder entwortet werden! Der Flüssigkeitsstnd in einem Behälter wird mit Hilfe eines Shwimmers und eines drn efestigten Shieewiderstnds R gemessen und elektronish usgewertet (s. Skizze). R R (-x) A U 0 R x R U AB S U 0,8 S D U 0,8 U,0,0 B D ) ) ) Frgen:. Im Shltungsteil ) verändern sih die Teilwiderstände hängig vom Füllstnd 0 x. Geen Sie die Dten U q (x) und R i (x) einer Erstzspnnungsquelle für den Shltungsteil ) ezüglih der Klemmen A und B n, wenn R = 0 kω und U 0 = V eträgt. Die Spnnung U AB soll nun mit einem idelen Opertionsverstärker verstärkt werden (Shltungsteil ). Die Widerstndswerte etrgen R = 0 kω und R = 00 kω.. Wie groß sind der Eingngswiderstnd und die Spnnungsverstärkung des Shltungsteils )? 3. Wie groß wird die Ausgngsspnnung U D ei dem Füllständen x = 0,5 und x = 0,8?

2 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite H Die Spnnungen werden nun mit Hilfe einer Komprtorshltung digitlisiert (Shltungsteil ). Die Spnnungen U D;0,5 und U D;0,8 entsprehen den in Punkt 3. erehneten Werten. Der Füllstnd soll dei wie in unten stehenden Kurve ngegeen verlufen. Füllstnd x,0 0,8 0,5 t 0 0 S 0,5 t S 0,8 t 4. Zeihnen Sie den Verluf der inären Ausgngssignle S 0,5 und S 0,8 der Komprtoren ein (positive Spnnung:, negtive Spnnung: 0 ). 5. Welhe einfhe logishe Shltung mit genu zwei invertierenden Gttern (d. h. NOT, NAND oder NOR) knn verwendet werden, um us den Signlen S 0,5 und S 0,8 ein Signl S mittel : Flüssigkeitsstnd zwishen 0,5 und 0,8 zu erzeugen?

3 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 3 H Aufge : pro rihtig entworteter Frge sind 4 Punkte erreihr. Hinweis: Die einzelnen Frgen können unhängig voneinnder entwortet werden! Ein Universlmotor für eine Bohrmshine ht folgende Nenndten : U N = 30 V osϕ N = 0,8 f N = 50 Hz n N = 4000 min - P el,n = 650 W P N = 400 W Vereinfhend drf ngenommen werden, dss der Erregerfluss proportionl dem Erregerstrom ist, d. h. keine Sättigung uftritt. U I R +R f R +L f U i Frgen:. Wie groß sind der Motorstrom I N und ds mittlere Drehmoment M N im Nennpunkt?. Wie groß ist die induzierte Spnnung im Nennpunkt U in, wenn U i in Phse mit I verläuft (Bürsten in Neutrlposition)? (Hinweis: Wenn Sie den Strom I N niht ermittelt hen, nehmen Sie I N = 3 A n!) 3. Wie groß sind die Summen der Widerstände R +R f und der Induktivitäten L +L f? (Hinweis: Wenn Sie U in niht estimmt hen, nehmen Sie U in zu 0 V n!) 4. Wie groß werden der Anfhrstrom I A ei der Drehzhl Null und ds Anfhrdrehmoment M A, wenn die Ankerspnnung gleih der Ankernennspnnung leit? (Hinweis: Wenn Sie die vorigen Unterpunkte niht gelöst hen, nehmen Sie R +R f zu 5 Ω, L +L f zu 0, H und M N zu, Nm n!) 5. Ds Reimoment in der Mshine eträgt 30 % des Nenndrehmoments.? Wie groß wird der Ankerstrom I 0 ei Leerlufdrehzhl, d. h. ohne weiteres Lstmoment? Wie groß ist diese Leerlufdrehzhl n 0?

4 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 4 H Aufge 3: Zu jeder Frge ist nur eine Antwort rihtig. Jede rihtige Antwort wird mit Punkt gewertet. Flshe Antworten werden ls 0 Punkte gewertet. Die Punkte werden ddiert und pushl 0 Punkte für zufällig rihtige Antworten gezogen, d.h. es können mximl 0 Punkte erreiht werden. Negtive Gesmtergenisse werden ls 0 Punkte gewertet. Kreuzen Sie dher zu jeder Frge eine Antwort, oder n (z.b. )! Frgen:. Gegeen sei ds neenstehende Netzwerk. Die Spnnung U, der Strom I sowie die Widerstände R is R 6 seien eknnt. Wieviele Knoten- und Mshengleihungen werden für die Berehnung ller Zweigströme im Netzwerk enötigt? I R R 3 R R 4 R 5 R 6 U Mshengleihungen und 3 Knotengleihungen 4 Mshengleihungen und Knotengleihungen 3 Mshengleihungen und 3 Knotengleihungen. Gegeen ist ein kpzitiver Spnnungsteiler gemäß der neenstehenden Skizze. Wie groß muss die Kpzität des Kondenstors gewählt werden, dmit U /U = 00 eträgt? U U Aus welhem Mteril werden Leuhtstoffröhren gefertigt? III-V-Hlleiter (z. B. GAs) Gsentldungsgefäße mit Edelgsen in einer isolierenden Glshülle Wolfrmfäden in einer isolierenden Glshülle

5 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 5 H Wie groß ist die Admittnz einer Kpzität mit dem Blindwiderstnd X? Y = j X Y = jω X Y = j / X 5. Ein Plttenkondenstor mit der Plttenflähen A und dem Plttenstnd d (s. neenstehende Skizze) enthält im Inneren ein Dielektrikum mit ε und der Teilflähe A und ein zweites Dielektrikum mit ε und der Teilflähe A. Wie groß ist die Kpzität des Kondenstors, wenn ein homogenes E-Feld vorusgesetzt wird? ( ε + ε ) ( A A ) + = d ε A + ε A = d ε = d A ε ( ε A + ε A ) A A, ε A, ε 6. Ein Kondenstor wird n die Sekundärseite eines idelen Trnsformtors mit dem Üersetzungsverhältnis w /w ngeshlossen. Welhe Admittnz Y = I /U wird n den Primärklemmen des Trnsformtors gemessen? Y w jω w = U I w w Y Y w jω w = w w = jω w + w

6 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 6 H Ein Plttenkondenstor wird mit einer elektrishen Spnnung zwishen den prllelen Pltten eufshlgt. Wie verlufen die elektrishen Feldlinien? sie stehen senkreht uf den Pltten in konzentrishen Kreisen um die Leiter prllel zu den Pltten 8. Welhes Mteril weist ei Rumtempertur die größte Dielektrizitätskonstnte uf? Ein Gemish us Kolt und Eisen Siler Briumtitnt 9. Eine von einem positiven Strom I durhflossene Spule mit rehtekförmigem Quershnitt efindet sih wie in der neenstehenden Skizze eingezeihnet in einem homogenen Mgnetfeld B. In welhe Rihtung wirkt ein Drehmoment um die eingezeihnete Ahse ufgrund der mgnetishen Kräfte uf die Spule? mthemtish rehtsherum mthemtish linksherum ds Drehmoment ist Null I B

7 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 7 H Die Ortskurve der Admittnz Y(ω) einer Reihenshltung eines Ohmshen Widerstnds R und einer Induktivität L eshreit in der Gußshen Zhleneene Im Im Im R L R Y Y Y ωl R Re Re - R - R ωl Re eine Hlgerde, die uf der reellen Ahse einen Endpunkt ht einen Hlkreis durh den Ursprung eine vollständige Ellipse um den Ursprung. Ws edeutet Resonnz in einer RL-Reihenshltung? Bei Resonnz kompensieren sih induktive und kpzitive Rektnz, so dss eine rein reelle Impednz gemessen wird Bei Resonnz steigt der kpzitive Blindstrom uf ein Mehrfhes des Stroms im Widerstnd Bei Resonnz entsteht eine ungedämpfte Shwingung im Shwingkreis. Ein Drehstrom-Verruher trägt u. A. die Typenshilddten U N = 400 V, P N = 5,5 kw, osϕ N = 0,85, I N = A. Wie groß ist die ufgenommene elektrishe Leistung P el im Nennetrie? 5,5 kw 6,5 kw 7,6 kw

8 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 8 H Sie enötigen einen Widerstnd von 750 Ω. D Ihnen nur Widerstände mit R = kω zur Verfügung stehen, müssen Sie den Widerstnd us mehreren Einzelwiderständen zusmmenstellen. Welhes ist die rihtige Shltung? Shltung Shltung Shltung 3 Shltung Shltung Shltung 3 4. In welhen Anwendungsereihen wird im Drehstromnetz ein Neutrlleiter enötigt? in Niederspnnungsnetzen, die sowohl Wehselspnnung mit 30 V ls uh Drehspnnung mit 400 V ereitstellen in Hohspnnungsnetzen ei Drehstromverruhern in Sternshltung 5. Die typishe Spnnung eines Genertors in einem Großkrftwerk eträgt einige 00 V 0 is 0 kv 0 is 400 kv

9 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 9 H Durh Anlegen einer Sperr-Spnnung wird in Hlleiter-Dioden die Sperrshiht- Breite erhöht. In welhem Buelement wird dieser Effekt ewusst genutzt? Solrzelle Leuhtdiode Kpzitätsdiode 7. Wie groß ist die Resonnzfrequenz f 0 der untenstehenden Shltung us den hintereinndergeshlteten Buelementen Kondenstor, Induktivität L und Kondenstor? L f 0 = π + f 0 = π L L + L f 0 = π L + L 8. Von einem n-knl-mosfet sind die Dten U th = V und S = 00 ma V - eknnt. In einem Betriesspunkt liegen die Spnnungen U GS = 4 V und U DS = 0,5 V n. In welhem Areitsereih efindet sih der Trnsistor? Sperrereih ohmsher Bereih Ashnürereih 9. Ein Messverstärker ht eine Spnnungs-Verstärkung von v U = 00, einen unendlih großen Eingngswiderstnd und einen Ausgngswiderstnd von 50 Ω. Er wird mit einer Eingngsspnnung von U e = mv gespeist. Am Ausgng liegt ein Oszilloskop, ds zur Störunterdrükung einen Eingngswiderstnd von 50 Ω ufweist. Welhe Spnnung wird ngezeigt? 00 mv 90 mv 50 mv

10 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 0 H Die mgnetishe Krft uf einen Leiter im mgnetishen Feld ist proportionl zur Dike des Leiters umgekehrt proportionl zum Strom im Leiter proportionl zur Länge des Leiters. Welhe der folgenden Shltungen relisiert einen -Bit-Multiplizierer entsprehend der folgenden Whrheitstelle? Fktor Fktor Produkt &

11 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite H Wo wird eine Gegenkopplung zur Linerisierung der Verstärkung eingesetzt? Opertionsverstärker mit Widerstnd zwishen -Eingng und Ausgng RAM-Speiher Reihenshlussmotor 3. Welhe der folgenden logishen Gleihungen ist rihtig? A B = A + B A B = A + B A = A + B + B 4. Wie lutet der negtive Wert der 8-Bit-Zhl in Zweierkomplement- Drstellung? Welhe Aussge für digitle Shltungen trifft zu? Prllelmultiplizierer für große Wortreiten sind shnell und kostenintensiv Serielle Multiplizierer für große Wortreiten sind lngsm und ungenu Prllelmultiplizierer sind immer ungenuer ls serielle Multiplizierer 6. Durh ds Theorem von de Morgn wird nhgewiesen, dss mn zur Relisierung ller denkren logishen Verknüpfungen mindestens die Gttertypen NOT, AND und NOR oder NOT, OR und NAND enötigt. lle denkren logishen Verknüpfungen us AND- und OR-Gttern relisiert werden können. lle denkren logishen Verknüpfungen usshließlih mit NOR-Gttern oder usshließlih mit NAND-Gttern relisiert werden können.

12 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite H Die Multipliktion mit der Zhl 4 edeutet in inärer Drstellung eine zweimlige Vershieung nh links eine viermlige Vershieung nh links ein viermlige Vershieung nh rehts 8. Mehrere Elektromotoren werden für die gleihe Bemessungsspnnung mit gleihen Amessungen geut. Bei welhem der gennnten Motoren ht dnn die Erregerwiklung die höhste Windungszhl? Universlmotor Gleihstrom-Reihenshlussmotor Gleihstrom-Neenshlussmotor 9. Welhe Frequenz f A ht der Strom in der Ankerwiklung eines rotierenden Gleihstrommotors? Beim Gleihstrommotor fließt ein Gleihstrom, lso f A = 0. Die Frequenz ist gleih dem Produkt us Polprzhl und Drehzhl: = p n. Durh Einstreuung tritt die Netzfrequenz im Ankerkreis uf: f A = 50Hz. f A 30. Eine permnenterregte Gleihstrom-Mshine wird n einem Akkumultor etrieen. Welhe Aussge üer ds innere Drehmoment der Mshine ist rihtig? Ds Drehmoment ist ei konstnter Drehzhl eenflls konstnt Ein konstntes Drehmoment wird nur ei der Synhrondrehzhl n 0 = f/p entwikelt Ds Drehmoment pulsiert mit Netzfrequenz um einen zeitlihen Mittelwert von Null