Hochschule Bremerhaven NSTTUT FÜ AUTOMATSEUNGS- UND EEKTOTEHNK Name: Matr Nr: ProfDr-ngKaiMüller Übungsklausur ETT2 / PT/VAT/SBT SS04 Bearbeitungszeit 20 Minuten --- Unterlagen gestattet --- Note: 2 3 4 5 6 Σ Fortsetzung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 2 (4) WievieleunbekannteStrömegibtes?WievieleGleichungenhabenSiegemäß (2) und (3)? (2) Elektrisches Feld und Kondensator Die Anordnung aus Metallplatten bildet einen Kondensator Die Abmessungen seien a 8cm, b 2cm, d 200μm d () Netzwerk Das folgende Netzwerk soll analysiert werden (ohne tatsächliche Berechnung der Ströme) 3 6 U b 2 2 4 U 2 a 5 3 4 (2) Wie groß ist die Kapazität der Anordnung? (22) An den Kondensator wird eine Spannungsquelle mit U 00V angeschlossen und wieder entfernt Welche adung befindet sich auf dem Kondensator? (23) Der Abstand der Platten wird auf d 50μm verringert und ein Dielektrikum mit ε r 0 eingefüllt Welchen Kapazität 2 hat der Kondensator nun? (24) Welche Spannung U misst man nun an den Klemmen? () Zeichnen Sie einen vollständigen Baum in die Schaltung (mehrere ösungen) (2) Zeichnen Sie die sich aus dem vollständigen Baum ergebenden unabhängigen Maschen ein Geben Die die Maschengleichungen an (3) Kennzeichnen Sie in der Schaltung alle unabhängigen Knoten Geben die zugehörigen Knotengleichungen an (3) Magnetisches Feld und nduktivität Für die Anordnung des folgenden Bildes sollen magnetische Kenngrößen ermittelt werden Die Fläche A 4cm 2 ist im Eisen und uftspalt gleich Die wirksame änge des Eisens beträgt 20cm () 5 (2) 5 (3) 5 (4) 5 (5) 5 (6) 5 Σ 30 0 27 3 25 7 23 20 2 23 9 27 8 30 7 33 5 37 3 40 2 ETT2 / PT/VAT/SBT
Fortsetzung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 3 Fortsetzung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 4 i 5A (44) Wie groß wird U 2 für ω? U n 200 A A δ 0mm (5) Zeigerdiagramm U 3000 (3) Geben Sie den Zusammenhang zwischen Strom und den Feldstärken in Eisen und uft an (32) Wie groß ist das Verhältnis von B E und B (in Eisen bzw uft)? (33) Wie lautet der Zusammenhang von H E und B E sowie von H und B? (34) Wie groß die die nduktion B im uftspalt? (35) Berechnen Sie die nduktivität der Anordnung (36) Wie groß ist die Spannung U für i(t) 2A ms Die Werte seien 5V (reell),,8kω, 00nF, ω 3000 /s (5) Welchen Wert haben die Spannungen U und? (52) Wie groß ist? (53) Welchen Winkel zwischen der Spannung und dem Strom ergibt sich? (54) Zeichnen Sie ein Zeigerdiagramm mit alle Größen (4) Komplexe mpedanzen / passive Filter (6) Komplexe Scheinleistung Z U 2 U 230V (reell) Z 2 (4) Geben Sie die komplexe mpedanz Z für den Kondensator an (42) Wie lautet die komplexe mpedanz Z 2? (43) Bestimmen Sie die Spannung U 2 bei bekannter Spannung ( ist reell) Die Werte seien 80Ω, 2mH, f 50Hz Die Spannung an dem Widerstand soll exakt 230V betragen (6) Berechnen Sie den Strom (62) Wie groß muss werden ( ist komplex)? (63) Geben Sie die komplexe Scheinleistung S an
Fortsetzung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 5 U 230V (reell) (64) Welchen Wert müsste der parallel geschaltete Kondensator haben, damit er die Blindleistung aus (63) kompensiert? :::
Hochschule Bremerhaven NSTTUT FÜ AUTOMATSEUNGS- UND EEKTOTEHNK () Netzwerk ProfDr-ngKaiMüller Übungsklausur ETT2 / PT/VAT/SBT SS04 Bearbeitungszeit 20 Minuten --- Unterlagen gestattet --- ösungen ösung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 2 (2) Elektrisches Feld und Kondensator (2) Á 0 A d 88540 2 As 08m 02 m Vm 200 0 6 95623pF m (22) Q U 95623nAs (23) 2 Á 0 Á ra d 2 8854 0 2 As Vm 0 08m 02 m 50 0 6 3825nF m (24) Da die adung sich nicht verändert, gilt U Q 95623nAs 3825nF 25V 3 6 2 2 4 U 2 (3) Magnetisches Feld und nduktivität (3) ni H E + H δ (32) Φ E Φ B E A B A B E B (33) Eisen: B B E H E, uft: B H, Daraus folgt H E B sowie H B 5 3 4 (34) (33) in (3) eingesetzt liefert ni μ o B B bzw B ni ni + μ δ 0 0749 Vs m 2 () so (2) Masche : 2 3 5 0, Masche : U 2 + 3 5 4 6 0, Masche : 2 + 3 5 2 3 4 6 0 (3) so Knoten : 2 3 0, Knoten : 2 + 4 5, Knoten : 3 4 6 0 (4) Jeweils 6 unbekannte Ströme und 6 Gleichungen lösbares Gleichungssystem (35) Der verkettete Fluss ist Ψ nba A n2 i i Die nduktivität wird damit A n2 79mH (36) u di dt 79mH 203 A s 438V (4) Komplexe mpedanzen / passive Filter (4) Z (42) Z 2 + jω jω + jω () 4 (2) 4 (3) 5 (4) 5 (5) 6 (6) 6 Σ 30 0 27 3 25 7 23 20 2 23 9 27 8 30 7 33 5 37 3 40 2 ETT2 / PT/VAT/SBT
ösung Übungsklausur ET2 / PT/VAT/SBT SS04 Seite 3 (43) U 2 Z 2 U Z + Z ω 2 2 ω 2 + jω (44) Einsetzen in (43) führt auf U 2 j (5) Zeigerdiagramm (5) U + + + 33865V + j6273v 635V j6273v + (52) + + 884mA + j3484ma (53) Ô U arctan m{} e{} 663 (54) Zeigerdiagramm jm U Ô e (6) Komplexe Scheinleistung (6) Der Strom beträgt U 2875A (62) Die Spannung wird damit Z + jω 230V + j084v (63) S U * P + jq 230V + j084v 2875A 6625W + j36var (64) S U U Z * U U *()* U 2 jq, Daraus folgt Q ωu 2 36var 2 π 50Hz(230V) 2 875μF :::