B2ET Klausur F21 41 - FGD FGFD GDF GDH FDF HDFHDFH DFH PDF

Preview

Summary

FGD FGFD GDF GDH FDF HDFHDFH DFH...

Description

Grundlagen der Elektrotechnik II, Klausur WiSe 2020/21, 1. PRZ, Prof. Dr. N. Klaes

Name: Matrikelnummer:

Punkte

Bei allen Aufgaben ist die Herleitung von besonderer Bedeutung. Eine Lösung mit einer fertigen Formel aus der Formelsammlung wird nicht gewertet. Bitte dokumentieren Sie Ihre Rechnungsschritte.

Datum:

26.02.2021

Raum:

Online

Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe 4 Gesamt Note

Max. erreichbar

Grundlagen der Elektrotechnik II, Klausur WiSe 2020/21, 1. PRZ, Prof. Dr. N. Klaes Aufgabe 1, Induktiver Schaltvorgang

Aufgabe 2, Resonanzkreise

Gegeben ist die nachfolgende Schaltung. Vor dem Schalten befand sich die Schaltung im stationären Zustand. Der Schalter wird zum Zeitpunkt t=0 geöffnet.

eKonstruieren Sie einen Resonanzkreis, der seine maximale Admittanz bei 1200 Hz besitzt. Sie beträgt bei Resonanz Z0=(10+j0) m. Die 3dB Frequenz-Bandbreite des Resonanzkreises soll 60 Hz betragen.

u1 R1

u(t)

a)

Bestimmen Sie mit Begründung die Art des Schwingkreises und bestimmen Sie seine Bauelemente.

b)

Skizzieren Sie das Zeigerdiagramm aller Spannungen und Ströme bei Resonanz.

c)

Wie groß ist bei Resonanz das Verhältnis von Spulenstrom zu Gesamtstrom?

d)

Wie groß ist bei Resonanz das Verhältnis von Spulenstrom zu Kondensatorstrom?

e)

Wie ändert sich die Resonanzfrequenz, wenn sich die Induktivität verdoppelt?

f)

Wie groß ist der Betrag und die Phase der Impedanz an den 3dB Eckfrequenzen?

t=0 L R2

u2

u(t) = 12 V, R1 = 110 Ω, R2 = 10 Ω, L=200 mH a) Bestimmen Sie die Zeitverläufe der Spannungen u 1(t) und u2(t) und skizzieren Sie die Zeitverläufe. b) Formen Sie die erregte Schaltung in eine äquivalente, unerregte Schaltung zur einfacheren Anwendung der Laplace-Transformation um. c) Leiten Sie über die Gesetzmäßigkeiten der komplexen Wechselstromrechnung die Laplace-Transformierte der Spannung u1(t) her.

Grundlagen der Elektrotechnik II, Klausur WiSe 2020/21, 1. PRZ, Prof. Dr. N. Klaes Aufgabe 3, DC-Koaxialkabel

Aufgabe 4, Transformator

Gegeben ist ein 1km langes Koaxialkabel, bestehend aus einem Innenleiter mit dem Radius Ri und einem Außenradius Ra. Der Innenleiter trägt eine konstante Ladung von 2500 µC, das Dielektrikum hat eine Permittivität von 2.6 und eine spez. Leitfähigkeit von  =2.210-9 S/m.

Ein Transformator hat die folgenden Daten:

Ri=35mm

SN= 10 kVA, U1N=1000V, U20=230V, cosφ1N=0.8 ind. Bei einem Leerlaufversuch werden folgende Größen gemessen: I10=500mA, P10=100W

Ra=100mm Bei einem Kurzschlussversuch werden folgenden Größen gemessen: U1k=120V, P1k=600 W

Ra

a) Bestimmen Sie die Querimpedanzen für das vereinfachte Leerlauf-Ersatzschaltbild unter Vernachlässigung der Längsimpedanzen.

r Ri

b) Bestimmen Sie die Längsimpedanzen für das vereinfachte Kurzschluss-Ersatzschaltbild unter Vernachlässigung der Querimpedanzen. Im Folgenden können die Querimpedanzen vernachlässigt werden.

0 = 8.85 · 10 -12 (As)/(Vm) Bestimmen Sie: a)

b) c) d) e)

durch Auswertung des Gauss´schen Satzes die Funktionen der el. Verschiebedichte D(r) und der el. Feldstärke E(r) im Bereich 0 < r < . die el. Spannung zwischen Innenleiter und Außenleiter die el. Stromdichte J(r), Ri...