drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike i mjerenja u...

8
DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI šk. godina 2012./2013. Zaporka: ZADATCI ZA TEORIJSKI DIO NATJECANJA - RJEŠENJA Naputak za natjecatelje: 1. Raspoloživo vrijeme za rad je 100 minuta. 2. Rješenja upisati u za to predviđenu tablicu kemijskom olovkom. Upisani rezultati moraju proizlaziti iz priloženog postupka izrade, u suprotnom učenik za taj dio dobiva 0 bodova. 3. Dopuštena je uporaba kalkulatora. 4. Dopuštena je uporaba udžbenika odobrenih od Ministarstva znanosti, obrazovanja i sporta. 5. Nije dopuštena uporaba zbirki zadataka. 6. Nije dopuštena uporaba mobitela. 7. Pažljivo čitajte zadatke! S R E T N O ! Mogući broj bodova: 50 Učinak: Potpis članova prosudbenog povjerenstva : 1. ______________________________ 2. ______________________________ 3. ______________________________ Našice, 25. i 26. travnja 2013.

Upload: hakien

Post on 05-Feb-2018

221 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ELEKTROTEHNICI

šk. godina 2012./2013.

Zaporka:

ZADATCI ZA TEORIJSKI DIO NATJECANJA - RJEŠENJA

Naputak za natjecatelje:

1. Raspoloživo vrijeme za rad je 100 minuta. 2. Rješenja upisati u za to predviđenu tablicu kemijskom olovkom. Upisani rezultati

moraju proizlaziti iz priloženog postupka izrade, u suprotnom učenik za taj dio dobiva 0 bodova.

3. Dopuštena je uporaba kalkulatora. 4. Dopuštena je uporaba udžbenika odobrenih od Ministarstva znanosti, obrazovanja

i sporta. 5. Nije dopuštena uporaba zbirki zadataka. 6. Nije dopuštena uporaba mobitela. 7. Pažljivo čitajte zadatke!

S R E T N O !

Mogući broj bodova: 50 Učinak:

Potpis članova prosudbenog povjerenstva :

1. ______________________________

2. ______________________________

3. ______________________________

Našice, 25. i 26. travnja 2013.

Page 2: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

2

Zadatak 1:

Ampermetri A1 i A2 su zanemarivog otpora i mjere, uz zatvorenu sklopku S, struje: IA1 =

10 A, IA2 = 1A, kolike će struje oni mjeriti kad se sklopka otvori?

Rješenja Mogući bodovi Učinak

Veličina Rezultat

R2 120 Ω 2

IR1 9 A 1

R1 13,33 Ω 1

RUK' 20 Ω 1

U12 72 V 1

IA1' 6 A 2

IA2' 0,6 A 2

UKUPNO BODOVA 10

Rješenje 1:

Uz zatvorenu sklopku: 2

2R

EI A =

A

V

I

ER

A 1

120

2

2== Ω=120

2R AIII AAR 9

211=−= Ω== 33,13

1

1

RI

ER

Kada se sklopka otvori ukupni otpor biti će:

Ω=Ω+Ω=Ω++

⋅= 208128'

21

21

RR

RRRuk

AV

R

EI

uk

A 620

120

''1 =

Ω==

128 UUE += Ω VAVU 728612012

=Ω⋅−= AR

UI A 6,0'

2

12

2 ==

Page 3: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

3

Zadatak 2:

Nađi otpor R, struju Ix i napon UAB.

Rješenja Mogući bodovi Učinak

Veličina Rezultat

R 9 Ω 2

φA 11 V 2

IR23 3 A 2

φB -6 V 2

UAB 17 V 1

IX 5 A 1

UKUPNO BODOVA 10

Rješenje 2:

= − = ↑ = = = Ω= − ∙

= −

= − = = ↑

= = = − ∙ = − ∙ = −

ili

= − ∙ − ∙ + ∙ + = − − + + = −

= − = − !−" = # $ = + = + = %

Page 4: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

4

Zadatak 3:

Strujni krug se sastoji od otpornika R1 i R2 i kondenzatora C, a priključeni su na izmjenični izvor U. Napon izvora U prikazan je na A kanalu, a napon UR1 na otporniku R1 na B kanalu osciloskopa.

R1=2.5 Ω R2=11 Ω

Zadane postavke osciloskopa: Vremenska baza 2ms/div kanal A 5V/div kanal B 2V/div

Odredi: a) napon i frekvenciju izvora b) fazni kut ϕ

c) jakost struje kroz otpor R1 d) jakost struje kroz otpor R2 e) jakost struje kroz kondenzator C f) vrijednost kondenzatora C

Rješenje:

Rješenja Mogući bodovi Učinak

Veličina Rezultat

U

f

10,6 V 50 Hz

1

ϕ °−= 36ϕ 2

IR1 1.13 A 1

IR2 0.77A 2

IC 0.84 mA 2

C 316 µF 2

UKUPNO BODOVA 10

Page 5: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

5

Rješenje 3:

Iz prikaza na osciloskopu dobiva se :

[ ]

[ ][ ]Hzf

msT

VUm

U

50

20

6.102

15

2

=

=

===

Pomak između napona očitava se iz slike i iznosi 2ms, a to je ujedno i fazni kut . Kut je je negativan jer je trošilo kapacitivno.

[ ]

°−=°⋅−=°⋅=

°=

=

3636020

2360

360

2

T

t

T

t

mst

ϕ

ϕ

[ ]

[ ]AR

UI

VU

U

R

R

mR

R

13.15.2

83.2

83.22

4

2

1

1

1

1

1

===

===

[ ][ ]

[ ]

[ ]

[ ]AR

PI

WP

PPP

WRIP

WSP

VAIUS

S

PP

S

P

R

uk

uk

uk

77.011

52.6

52.6

19.35.213.1

71.9809.012cos

1213.16.10

cos

809.0)36cos(cos

2

2

2

2

12

2

1

2

1

21

===

=

−=

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

+==

=°−=

ϕ

ϕ

ϕ

[ ]

[ ]

[ ]mAU

QI

VRIUU

PSQ

C

CC

RCR

ukC

84.047.8

09.7

47.81177.0

var09.771.912

222

2222

===

=⋅=⋅==

=−=−=

[ ]

[ ]FC

Ic

UcXc

µπ

31608.10502

1

08.1084.0

47.8

=⋅

=

Ω===

Page 6: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

6

Zadatak 4:

Kroz impedanciju Z priključenu na izvor napona &!'" = 100√2 ∙ sin /1256 ∙ ' + 234 5 teče struja

efektivne vrijednosti 10 A. U trenutku t = 0.2 ms struja postiže vrijednost 11 A. Nađi fazni kut struje αI . Ako je impedancija paralelni spoj omskog otpora R i jednog reaktivnog otpora X, odredi njihove vrijednosti i karakter reaktivnog otpora. Nađi valne jednadžbe struja iR(t) i iX(t). Nacrtaj vektorski dijagram napona i struja (10 V/div, 1 A/div).

Rješenja Mogući bodovi Učinak

Veličina Rezultat

αI 36.69° 2

R 16.74Ω 2

X 12.5Ω<=>&?'<@=< 2

<A!'" 6√2 ∙ sin!1256 ∙ ' + B/2"D 1

<A!'" 8√2 ∙ sin!1256 ∙ '" D 1

vektorski dijagram 36.69° 2

UKUPNO BODOVA 10

Rješenje 4:

<!'" = 10√2 ∙ sin!1256 ∙ ' + FG) A 11 = 10√2 ∙ sin!1256 ∙ 0.0002 + FG"

sin!1256 ∙ 0.0002 + FG" =1110√2

= 0.7778174591256 ∙ 0.0002 + FG = sinHI 0.777817459 = 0.891185642FG = 0.891185642 − 1256 ∙ 0.0002 = 0.639985642JK> = 36.69°L = FM − FG = 90° − 36.69° = 53.31°N = OP =

10010 = 10Ω

Q = 10R53.31°ΩS = 1Q =

110R53.31° = 0.1R−53.31°T = 0.05975 − U0.08T

V = 0.05975TW = 1V = 16.74ΩXY = 0.08TZY =

1XY= 12.5Ω

PA =OW =

10016.74 = 5.97D ≈ 6D

PY =OZY= 10012.5 = 8D

<A!'" = 6√2 ∙ sin /1256 ∙ ' +B24 D

<Y!'" = 8√2 ∙ sin!1256 ∙ '" D

Page 7: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

7

Zadatak 5:

Kolike su struje kroz grane spoja sa slike, ukupna struja i udio djelatne snage u

prividnoj? Odredite trokut snage. Zadano je: °= 0100U V, [ ]Ω= 100R , [ ]Ω= 10jX L

Rješenja Mogući bodovi Učinak

Veličina Rezultat IR 1[A] 1

IL °− 9010 [A] 1

I [ ]A°− 3,8405,10 1

trokut snage 1

%100⋅S

P 9,95% 2

Q 1000,031[VAr] 1 P 100 [W] 1

S °3,841005 [VA] 2

UKUPNO BODOVA 10

Rješenje:

Kako je napon na paralelnoj kombinaciji poznat, struje u svakoj od grana mogu se odrediti iz Ohmovog zakona:

[ ]AR

UI R 1

0100

0100=

°

°==

[ ]AjX

UI

L

L 1090109010

0100−=°−=

°

°==

I IR IL

Zadani krug

Page 8: DRŽAVNO NATJECANJE IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE I MJERENJA U ...ss-ikrsnjavoga-nasice.skole.hr/upload/ss-ikrsnjavoga-nasice/images/... · drŽavno natjecanje iz osnova elektrotehnike

8

Po prvom Kirchoffovom zakonu mogu se zbrojiti ove dvije struje da se dobije ukupna struja (drugi način bi bio naći ukupni otpor – impedanciju pa je struja ukupni napon podijeljen s impedancijom).

[ ]AjIII LR °−=−=+= 3,8405,10101

Da bi se odredio udio djelatne u prividnoj snazi potrebno je izračunati faktor snage:

SSP

I

I

S

P

I

I

Y

G

R

R

⋅=⋅=

===

===

0995,0cos

0995,005,10

1cos

cos

ϕ

ϕ

ϕ

Udio djelatne snage u prividnoj je svega 0,0995 ili 9,95% od S. Pošto je napon pod kutom od 0°, a struja zastaje za naponom za 84,3°, fazni pomak iznosi φ=84,3°. Trokut snage određen je poznavanjem prividne snage u kompleksnom obliku ili faktora snage i neke od stranica.

[ ]VAIUS °=°⋅°=⋅= 3,8410053,8405,100100*

ili ako je potrebno znati djelatnu i jalovu komponentu snage:

[ ][ ]VArQ

WP

031,10003,84sin1005

1003,84cos1005

=°⋅=

=°⋅=

Moguć je još i zapis:

[ ]VAjjQPS 031,1000100 +=+=

Slika: Trokut snage