ELT-PK1-180623 - Klausur PDF

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Klausur...

Description

Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengang

Wirtschaftsingenieurwesen, Aufbaustudiengang Technik, Facility Management

Modul

Elektrotechnik / Elektronik

Art der Leistung

Prüfungsleistung

Klausur-Kennzeichen

XX00-ELT-PK1-180623

Datum

23.06.2018

Ausgegebene Arbeitsbögen _______

Abgegebene Arbeitsbögen _______

Ausgegebene Arbeitsblätter ___+2__

Abgegebene Arbeitsblätter _______

_________________________________________

_________________________________________

Ort, Datum

Ort, Datum

_________________________________________

_________________________________________

Name in Druckbuchstaben und Unterschrift Aufsichtsführende(r)

Prüfungskandidat(in)

Wahl Aufgabe

1

2

3

4

5

6



20

20

20

20

20

20

100

Note

Bewertung

max. Punktezahl Prüfer ggf. Gutachter1

_________________________________________

__________________________________________

Prüfer (Name in Druckbuchstaben)

Datum, Unterschrift

_________________________________________

__________________________________________

ggf. Gutachter (Name in Druckbuchstaben)

Datum, Unterschrift

––––––––––– 1

ggf. Gutachten im Rahmen eines Widerspruchsverfahrens

Mantelbogen, © 2018 HFH · Hamburger Fern-Hochschule gGmbH Prüfungsleistung 06/18, WB, TB, FM, ELT

XX00-ELT-PK1-180623

Mantelbogen, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Anmerkungen Prüfer:

________________________________ Datum, Unterschrift

Anmerkungen Gutachter:

________________________________ Datum, Unterschrift

Sonstige Anmerkungen:

________________________________ Datum, Unterschrift

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Seite 4

Studiengang

Wirtschaftsingenieurwesen, Aufbaustudiengang Technik, Facility Management

Modul

Elektrotechnik / Elektronik

Art der Leistung

Prüfungsleistung

Klausur-Kennzeichen

XX00-ELT-PK1-180623

Datum

23.06.2018

Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich:  Verwenden Sie ausschließlich das vom Aufsichtsführenden zur Verfügung gestellte Papier und geben Sie sämtliches Papier (Lösungen, Schmierzettel und nicht gebrauchte Blätter) zum Schluss der Klausur wieder bei Ihrem Aufsichtsführenden ab. Eine nicht vollständig abgegebene Klausur gilt als nicht bestanden.  Beschriften Sie jeden Bogen mit Ihrem Namen und Ihrer Immatrikulationsnummer. Lassen Sie bitte auf jeder Seite 1/3 der Breite als Rand für Korrekturen frei und nummerieren Sie die Seiten fortlaufend. Notieren Sie bei jeder Ihrer Antworten, auf welche Aufgabe bzw. Teilaufgabe sich diese bezieht.  Die Lösungen und Lösungswege sind in einer für den Prüfer zweifelsfrei lesbaren Schrift abzufassen (kein Bleistift). Korrekturen und Streichungen sind eindeutig vorzunehmen. Unleserliches wird nicht bewertet.  Bei numerisch zu lösenden Aufgaben ist außer der Lösung stets der Lösungsweg anzugeben, aus dem eindeutig hervorzugehen hat, wie die Lösung zustande gekommen ist.  Die Klausur-Aufgaben können einbehalten werden. Dies bezieht sich nicht auf ausgeteilte Arbeitsblätter, auf denen Lösungen einzutragen sind.  Die Klausur bietet einen Wahlbereich: Von den Aufgaben 5 bis 6 ist eine auszuwählen und zu bearbeiten. Sollten Sie dennoch alle Aufgaben lösen, so wird immer nur die Aufgabe 5 zur Bewertung herangezogen. Zur Prüfung sind bis auf Schreib- und Zeichenutensilien ausschließlich die nachstehend genannten Hilfsmittel zugelassen. Werden andere als die hier angegebenen Hilfsmittel verwendet oder Täuschungsversuche festgestellt, gilt die Prüfung als nicht bestanden und wird mit der Note 5 bewertet. Bearbeitungszeit:

120 Minuten

Hilfsmittel:

Anzahl Aufgaben:

–5–

Höchstpunktzahl:

– 100 –

Studienbriefe;Taschenrechner; Formelsammlung ELT der HFH

Wahl Aufgabe

1

2

3

4

5

6



max. Punktezahl

20

20

20

20

20

20

100

Viel Erfolg! Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Aufgabe 1

20 Punkte

Diese Aufgabe befindet sich komplett auf dem Arbeitsblatt und ist dort zu bearbeiten. Es handelt sich um eine Multiple-Choice Aufgabe, in der bei jeder einzelnen Frage eine oder mehrere Antworten richtig sein können. Setzen Sie jeweils für die richtige(n) Antwort(en) ein Kreuz im vorgesehenen Feld „“.

Aufgabe 2

20 Punkte

Die abgebildete Schaltung mit den Widerständen

R1 = 10  , R2 = 30  , R3 = 50  und R4 = 20  ist an ein Gleichstromnetz mit der Spannung U  220V angeschlossen.

2.1

Berechnen Sie I 1 , U1 , U 4 , U 23 , I 2 und I 3 .

8

2.2

Die Teilleistungen P1 (an R 1 ), P2 (an R2 ), P3 (an R3 ), P4 (an R4 ) und die Gesamtleistung Pges sind zu berechnen.

5

2.3

Auf welchen Wert muss der Widerstand R4 geändert werden, damit der Netzstrom I  I 1 halb so groß wie in der ursprünglichen Schaltung wird?

3

2.4

Bei welchem Wert von R4 fließt der maximale Netzstrom I max ? Wie groß ist I max ?

4

Aufgabe 3

20 Punkte

Für ein Experiment werden die Kondensatoren C1  22 μF und C2  47 μF in Reihe geschaltet. 3.1

Wie groß ist die Gesamtkapazität der Reihenschaltung Cges ?

3

Hinweis: Runden Sie Ihr Ergebnis auf eine Ganzzahl auf! 3.2

Diese Reihenschaltung aus zunächst ungeladenen Kondensatoren wird über einen Widerstand R  100 Ω an einem Netzgerät mit der konstanten Spannung Uq  300 V auf-

5

geladen. Wie groß ist dabei der maximale Ladestrom I 0 , und wann tritt dieser auf? 3.3

Auf welche Spannung wird die Reihenschaltung am Ende des Ladevorganges aufgeladen, und wie verteilt sich diese Spannung auf die beiden Kondensatoren? Geben Sie dabei die Funktionsgleichung von uC (t ) an und argumentieren Sie damit Ihre Antwort.

12

Hinweis: Runden Sie Ihre Ergebnisse auf Ganzzahlen auf!

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Aufgabe 4

20 Punkte

Gegeben ist der magnetische Kreis eines Schaltschutzes gemäß nebenstehender Skizze. Die Spule besitzt N  4000 Windungen. Die Abmessungen betragen: a  4mm , b  8mm , c  20mm (Tiefe des Eisenpakets), die Luftspaltdicke  ist in allen drei Schenkeln gleich. (Skizze nicht maßstäblich!) Zeichnen Sie die mittlere Feldlinie (magnetischer Fluss  ) mit Richtungsangabe. Nutzen Sie hierfür das beiliegende Arbeitsblatt. Geben Sie die magnetische Ersatzschaltung mit Fluss- und Durchflutungsrichtung sowie die magnetischen Widerstände an. Dabei soll die Permeabilität des Eisens als sehr groß angenommen werden. Geben Sie kurz an, wie sich diese Annahme auf die magnetische Ersatzschaltung auswirkt.

7

4.2

Bestimmen Sie die Anzugskraft F des Magneten für den Fall, dass die magnetische Induktion (Flussdichte) im Mittelschenkel Bb  0,4T beträgt.

10

4.3

Wie groß ist die Haltekraft des Magneten bei Bb  1,2T (dreifach größere magnetische Induktion B gegenüber dem Anfangszustand)?

3

4.1

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Wahlaufgaben Aus den beiden folgenden Aufgaben können Sie eine Aufgabe zur Bearbeitung auswählen. Treffen Sie eine eindeutige Wahl! Wichtig: Ist die Wahl nicht eindeutig erkennbar (d. h. beide Aufgaben wurden bearbeitet), wird immer nur die Aufgabe 5 gewertet.

Aufgabe 5

20 Punkte

Wahlaufgabe I

Gegeben sei die dargestellte Wechselstromschaltung mit

R1  8Ω , R2  10Ω ,  L  12Ω und I1  1A .

5.1

5.2

Bestimmen Sie I und U , d. h. die Effektivwerte des Gesamtstroms und der Gesamtspannung, der oben stehenden Schaltung zeichnerisch, d. h. mithilfe eines Zeigerdiagramms. Bestimmen Sie anschließend den Leistungsfaktor cos  der Schaltung.

18

Lösungshinweis: Das Zeigerdiagramm ist auf das beiliegende Arbeitsblatt zu zeichnen. Nummerieren Sie jeden Zeiger und erläutern Sie den jeweiligen Konstruktionsschritt (Lage und Länge der Zeiger), dabei ist der Teilstrom I 1 die Bezugsgröße. Für den Strom bzw. die Spannung sind folgende Maßstäbe zu wählen: V A bzw. mu  4 . m i  0,2 cm cm Hat die Schaltung induktives, kapazitives oder OHMsches Verhalten? Begründen Sie Ihre Aussage.

Aufgabe 6 Der abgebildete symmetrische Verbraucher in Dreieckschaltung wird von einem symmetrischen Drehstromnetz U = 400 V bei f = 50 Hz gespeist. Der Strangwiderstand der reinohmschen Verbraucher beträgt R = 20 .

20 Punkte

Wahlaufgabe II I1

L1

I 12

U 12

R

U 31

I3

L3 U 23

L2

2

I2

R

I 31

R

I 23

I2

I 23

I 12

I3 I 31

I1

6.1

Bestimmen Sie die Beträge der Außenleiterströme und deren Phasenwinkel bezüglich der Spannung U 12 (Bezugsgröße). Beschreiben Sie in kurzen Sätzen die Phasenlagen der Außenleiterströme gegenüber U 12 . Hinweise zur Phasenlage der Ströme entnehmen Sie dem Zeigerbild.

15

6.2

Wie ändern sich die drei Außenleiterströme, wenn die Zuleitung L2 unterbrochen wird? Beschreiben Sie in kurzen Sätzen die Phasenlagen der Außenleiterströme gegenüber U 31.

5

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Name, Vorname, Matrikel-Nr.

Arbeitsblatt der Klausur Dieses Aufgabenblatt ist zugleich Teil Ihrer Arbeitsblätter. Tragen Sie bitte oben Ihren Namen und Ihre Matrikel-Nummer ein und geben Sie dieses Blatt in jedem Fall zusammen mit Ihren übrigen Arbeitsblättern ab. Zu Aufgabe 1: Bei jeder einzelnen Frage können eine oder mehrere Antworten richtig sein. Setzen Sie jeweils für die richtige(n) Antwort(en) ein Kreuz im vorgesehenen Feld „“. Frage 1) Welche Einheit hat die Gegeninduktivität?

Antwort A 1

Vs A

Antwort B



Eine reale Spule ist bei Gleichstrom 2) Welche der drei Aussagen sind richtig? widerstandslos, wirkt wie ein Kurzschluss.



3) Welcher dieser drei IGFET ist vom Anreicherungstyp P-Kanal-Transistor?



1

As V

Mit zunehmender Frequenz wird der Stromdurchgang der Spule erleichtert.

Antwort C



1H





Mit zunehmender Frequenz wird der Stromdurchgang der Spule erschwert.







4) Welche Aussagen sind bei Dreieckschaltungen mit Drehstrom richtig?

U  3 UΔ



I  3 IΔ



U  UΔ



5) Kondensatoren verhalten sich in Reihen- und Parallelschaltungen bzgl. der Berechnung der Ersatzgrößen …

… wie Widerstände.



… umgekehrt wie Widerstände.



… wie Spulen.



Diode



Bipolartransistor



Thyristor





Eine Wechselspannung wird in eine andere Wechselspannung umgewandelt.



Das Verhältnis der Ströme I1 I2 ist gleich dem Verhältnis der Windungszahlen n1 n2 .



6) Welche dieser drei Bauelemente sind elektrisch aktiv?

7) Beim Transformator gilt:

Eine Gleichspannung wird in eine andere Gleichspannung umgewandelt.

Fortsetzung auf der Rückseite  XX00-ELT-PK1-180623

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8) Welche Einheit hat die magnetische Flussdichte (Induktion)?

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Vs

1T



 1 1  Cges      C1 C2 



 3  2  1



…am …am 11) Das besondere Leitungsmechanismus Leitungsmechanismus Merkmal des nur eine Unipolartransistors ist, zwei unterschiedlich  dotierte Ladungsträgerart dass… Zonen beteiligt sind. beteiligt ist.



…die drei Anschlüsse Drain, Source und Basis heißen.



12) Welche dieser drei Gleichrichterschaltungen bietet eine Gleichspannung mit geringster Restwelligkeit?

ZweipulsBrückenschaltung



ZweipulsMittelpunktschaltung



SechspulsBrückenschaltung



13) Welche der drei Aussagen sind richtig?

Wirkleistung entwickelt sich in R, L und C.



In L und C entwickelt sich nur die Blindleistung.



Wirkleistung entwickelt sich nur in R.



der Strom des Kond. ist mit der Spannung des Kond. in Phase.



der Strom eilt der Spannung um 90° nach.



9) Welche Gesamtkapazität haben zwei parallel geschaltete Kondensatoren? 10) Im Knotenpunkt ist der magnetische Fluss zu berechnen. Welche Beziehung ist richtig?

14) Bei Kondensatoren gilt:



1



1 Vs

m2



1

C C Cges  1 2 C1  C2



Cges  C1  C2

 3  1  2



 3  1  2

der Strom eilt der  Spannung um 90° vor.



Zu Aufgabe 4.1: Magnetischer Fluss / mittlere Feldlinie:

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Magnetische Ersatzschaltung:

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Zu Aufgabe 5.1:

j I jU , A V

I U , A V

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Korrekturrichtlinie zur Prüfungsleistung Elektrotechnik / Elektronik am 23.06.2018 Wirtschaftsingenieurwesen, Aufbaustudiengang Technik, Facility Management XX00-ELT-PK1-180623 Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich:

 Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet.  Nur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen.  Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor.  Rechenfehler sollten grundsätzlich nur zur Abwertung des betreffenden Teilschrittes führen. Wurde mit einem falschen Zwischenergebnis richtig weitergerechnet, so erteilen Sie die hierfür vorgesehenen Punkte ohne weiteren Abzug.  Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren roten Schrift vor.  Die von Ihnen vergebenen Punkte und die daraus sich gemäß dem nachstehenden Bewertungsschema ergebende Bewertung tragen Sie bitte in den Klausur-Mantelbogen ein. Unterzeichnen Sie bitte Ihre Bewertung auf dem Mantelbogen.  Gemäß der Prüfungsordnung ist Ihrer Bewertung das folgende Bewertungsschema zu Grunde zu legen: Punktzahl

Note

von

bis einschl.

95 90 85 80 75 70 65 60 55

100 94,5 89,5 84,5 79,5 74,5 69,5 64,5 59,5

1,0 1,3 1,7 2,0 2,3 2,7 3,0 3,3 3,7

sehr gut sehr gut gut gut gut befriedigend befriedigend befriedigend ausreichend

50 0

54,5 49,5

4,0 5,0

ausreichend nicht ausreichend

 Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum

11.07.2018 in Ihrem Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen eine Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich dem Prüfungsamt der Hochschule anzuzeigen (Tel. 040 / 35094-318 bzw. [email protected]). Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung 06/18, ELT, WB, TB, FM

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Bitte beachten Sie: Die jeweils im Lösungstext angeführten Punkte ( ) geben an, für welche Antwort die einzelnen Teilpunkte für die Aufgabe zu vergeben sind.

Lösung 1

20 Punkte

1) A, C (SB 3; 1.3)

2) A, C (SB 4; 4.2)

3) C (SB 7; 1.2.1)

4) B, C (SB 5; 1.3.2)

5) B (SB 1; 2.1 u. SB 2; 1.4.3)

6) B, C (SB 6; 1.1)

7) B (SB 3; 1.3.2)

8) B, C (SB 2; 2.1.1)

9) B (SB 2; 1.4.3)

10) B (SB 2; 2.1.3)

11) B (SB 7; 1.2.1)

12) C (SB 6; 5.2.2)

13) B, C (SB 4; 6)

14) B (SB 4; 4.3)

20

Hinweis zur Bewertung: Wenn zu einer Frage nur richtige Antworten angekreuzt sind, dann 1 Punkt für jedes richtige Kreuz (max. 20 Punkte). Wenn zu einer Frage neben richtigen auch falsche Antworten angekreuzt sind, dann nur 0,5 Punkte pro richtiges Kreuz. (Kein zusätzlicher Punktabzug für falsche Kreuze.)

Lösung 2 2.1

vgl. SB 1: Kap. 1 u. 2

20 Punkte

Ermittlung des Gesamtwiderstandes von R2 || R 3 : R23 

R2  R3 30Ω 50Ω   18,75Ω . R2  R3 30Ω  50Ω

1

Ermittlung des Gesamtwiderstandes (Reihenschaltung): Rges  R1  R23  R4  10Ω  18,75Ω  20Ω  48,75Ω .

1

Der Gesamtstrom ergibt sich dann zu...