GRAAD 12 SEPTEMBER 2015 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE · 2016. 8. 7. · 9. Skryf netjies en leesbaar. (EC/SEPTEMBER 2015) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE 3 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief VRAAG

NASIONALE

SENIOR SERTIFIKAAT

GRAAD 12

SEPTEMBER 2015

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE

PUNTE: 200 TYD: 3 uur

Hierdie vraestel bestaan uit 11 bladsye insluitend formulebladsye.

*ELCTDM*

2 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE (EC/SEPTEMBER 2015)

Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit SEWE vrae. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Sketse en diagramme moet groot, netjies en volledig benoem wees. 4. ALLE berekeninge moet getoon word en korrek tot TWEE desimale

afgerond word.

5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie

vraestel gebruik is.

6. ŉ Formuleblad word aan die einde van die vraestel voorsien. 7. Jy mag ŉ nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 8. Toon die eenhede vir alle antwoorde van berekeninge. 9. Skryf netjies en leesbaar.

(EC/SEPTEMBER 2015) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE 3


VRAAG 1: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 1.1 Gevaarlike praktyke oor die algemeen verwys na prosesse wat ŉ vorm van

risiko of gevaar inhou as dit uitgevoer word. Noem TWEE aktiwiteite of take waarna verwys kan word as gevaarlike praktyke wanneer dit in ŉ elektriese werkswinkel uitgevoer word. (2)

1.2 ŉ Werkgewer het die reg om kommunikasie te monitor binne die werkplek so

lank as die werknemer bewus is van die monitering voordat dit plaasvind. Noem EEN so soort kommunikasie wat ŉ werkgewer kan monitor. (1)

1.3 Goeie werksetiek vereis sekere karaktertrekke of eienskappe. Noem DRIE

eienskappe wat tot goeie werksetiek bydra. (3) 1.4 Dit is belangrik dat werknemers as ŉ span saamwerk. Beskryf TWEE

eienskappe wat tot goeie spanwerk bydra. (2) 1.5 Jy, as ŉ noodhulpgewer, is die eerste op die toneel van ŉ ongeluk. Voordat

noodhulp aangebied word, wat is die eerste aksie wat geneem moet word? (2) [10] VRAAG 2: DRIE-FASE-WS-OPWEKKING 2.1 Teken ŉ fasordiagram van die drie spannings in ŉ driefase-stelsel. (3) 2.2 Noem DRIE voordele wat driefase-stelsels teenoor eenfase-stelsels het. (3) 2.3 ŉ Delta-verbinde alternator genereer 220 V per fase. Elke fase in hierdie

gebalanseerde stelsel het ŉ impedansie van 44 Ω. Bereken die lyn-spanning, lynstroom en fasestroom. (8)

2.4 Verduidelik die verskil tussen aktiewe drywing (ook bekend as werklike of

ware krag) en reaktiewe drywing. (2) 2.5 Alhoewel driefase-alternators krag aan gebalanseerde en ongebalanseerde

laste kan lewer, hoekom is dit belangrik dat elke fase van die alternators gebalanseer word? Motiveer jou antwoord. (4)

[20]



VRAAG 3: DRIEFASETRANSFORMATORS 3.1 Stel voor of die volgende verklarings WAAR of ONWAAR is. 3.1.1 Die generators in kragstasies produseer elektrisiteit teen 22 kV. (1) 3.1.2 Die 22 kV word deur transformators tot 275 kV, 400 kV en selfs

765 kV verhoog, voor dit op die transmissie-netwerk geplaas word. (1) 3.1.3 11 kV word binne ons tuistes ingevoer vir huishoudelike gebruik. (1) 3.1.4 Eskom is die eerste diensverskaffer ter wêreld wat suksesvol

hoogspanningsleiding teen 765 kV op hoë hoogtes bo seespieël bedryf. (1)

3.1.5 380 V en 240 V is vir huishoudelike gebruik beskikbaar. (1) 3.1.6 Hoëspanningsgeleiers is bykans altyd van ŉ aluminiumallooi

gemaak. (1) 3.2 ŉ Boer gebruik ŉ driefase-delta-ster transformator met ŉ draaiverhouding

van 150 : 3 om ŉ lynspanning van 11 kV te verminder. Hy gebruik beide enkel- en driefase-motors op sy plaas.

3.2.1 Indien die driefase-motor sterverbind is, bepaal die spanning oor

elke fase van die motor. (4) 3.2.2 Hierdie driefase-motor het ŉ aanslag van 12 kW teen ŉ

arbeidsfaktor van 0,8 nalopend. Bereken die lynstroom wat by die sekondêr van die transformator verskaf word. (6)

3.3 3.3.1 Beïnvloed die grootte van ŉ transformator die verkoelings-

metodes? (1) 3.3.2 Noem DRIE metodes of maniere om transformators te verkoel. (3) [20]



VRAAG 4: DRIEFASEMOTORS EN-AANSITTERS 4.1 Gee DRIE voordele wat driefase-induksiemotors bo enkelfase-motors het. (3) 4.2 Noem die DRIE hoofonderdele van ŉ driefase-induksiemotor. (3) 4.3 Teken TWEE sketse van ŉ driefase-terminaalkas wat die verbindings van

die terminale wys vir: 4.3.1 ster (3) 4.3.2 delta (3) Voorsien byskrifte vir die terminale. 4.4 ŉ 50 kW driefase-induksiemotor het altesame 12 pole en ŉ nalopende

arbeidsfaktor van 0,9. Dit word aan ŉ 380 V / 50 Hz toevoer gekoppel. Bereken die: 4.4.1 Skyndrywing (s) (3) 4.4.2 Lynstroom (3) 4.4.3 Sinkrone spoed van die motor (4) 4.4.4 Glip indien die asspoed van die rotor 1 400 rpm (omp) is (3) 4.4.5 Rendement van die motor indien die drywing op die as 45 kW is (3) 4.5 Teken ŉ volledig benoemde skets van die beheer kringdiagram van ŉ

outomatiese ster-delta-aansitter. (12) [40]



VRAAG 5: RLC-KRINGE 5.1 In ŉ serie of parallel RLC-kring, hoe word die volgende beïnvloed deur

frekwensie: 5.1.1 Weerstand (1) 5.1.2 Induktiewe reaktansie (1) 5.1.3 Kapasitiewe reaktansie (1) 5.2 Definieer die term ‘impedansie.’ (3) 5.3 ŉ Parallel RLC-kring bestaan uit ŉ 47 Ω weerstand, ŉ induktor met ŉ

induktiewe reaktansie van 70 Ω, en ŉ kapasitor met ŉ kapasitiewe reaktansie van 80 Ω. Die parallel kring word aan ŉ 110 V / 60 Hz toevoer gekoppel.

Bereken die: 5.3.1 Totale stroom wat van die toevoer getrek word (8) 5.3.2 Impedansie van die kring (2) 5.4 In ŉ radio-ingestemde RLC-kring waar dit verlang word dat die minste

stroom getrek word, kontrasteer serie en parallel RLC-kringe. Besluit watter van die twee die beste sal wees om te gebruik. Motiveer jou keuse. (4)

[20] VRAAG 6: LOGIKA 6.1 Waarvoor staan die afkorting PLB? (1) 6.2 Met verwysing na PLB’s, gee TWEE voorbeelde van die volgende: 6.2.1 Insette (2) 6.2.2 Uitsette (2) 6.3 Noem EEN industrie waar PLB’s gebruik word. (1) 6.4 Teken die leerlogika simbole vir die volgende: 6.4.1 Normaalweg oop kontak (inset) (1) 6.4.2 Normaalweg geslote kontak (inset) (1) 6.4.3 Uitset (spoel) (1)



6.5 ŉ PLB-program is ŉ stel instruksies wat in ŉ spesifieke programmeringstaal vir

ŉ PLB geskryf word om ŉ spesifieke funksie uit te voer. Die uitvoering van elke instruksie verg DRIE basiese stappe. Beskryf die stappe. (3)

6.6 Vereenvoudig die volgende Boole uitdrukking deur ŉ Karnaugh-kaart te

gebruik. (8)

6.7 Teken ŉ leerdiagram vir ŉ agtereenvolgende aansitter sonder ŉ tydreëlaar.

Verwys na die bedradingsdiagram getoon onder.

(8) 6.8 Verwys na die volgende waarheidstabel. A B SOM OORDRA 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 6.8.1 Skryf die Boole uitdrukkings vir die gegewe waarheidstabel. (4) 6.8.2 Ontwerp en teken die heknetwerk vir die uitdrukkings van

VRAAG 6.8.1. (8) [40]



VRAAG 7: VERSTERKERS 7.1 Teken ŉ netjiese skets wat die uitleg van die dubbel-in-lyn IK’s pakket van ŉ

LM 741 operasionele versterker toon. Wys veral die insette, uitsette en toevoerspanning aan. (5)

7.2 Met verwysing na ŉ ideale operasionele versterker, wat word met oneindige

bandwydte bedoel? (2) 7.3 Noem DRIE voordele van negatiewe terugkoppeling. (3) 7.4 Noem TWEE toepassings van operasionele versterker vergelykers. (2) 7.5 ŉ Omkeer operasionele versterker wat oop lus wins gebruik en ŉ 5 V

verwysingsspanning op die nie-omkeer inset het, is gekoppel aan ŉ toevoerbron van (+) en (-) 15 volt. Wat sal die uitsetspanning wees indien:

7.5.1 5 V aan die omkeer inset gekoppel word? (1) 7.5.2 3 V aan die omkeer inset gekoppel word? (1) 7.5.3 6 V aan die omkeer inset gekoppel word? (1) 7.6 Teken ŉ volledig benoemde kringdiagram van ŉ nie-omkeer operasionele

versterker. Toon die inset- en uitset-golfvorms. (8) 7.7 ŉ Nie-omkeer operasionele versterker gebruik ŉ terugvoerweerstand van

100 kΩ, en ŉ insetweerstand van 10 kΩ. Bereken die amplitude van die uitsetsein as die amplitude van die insetsein 3 V is. (3)

7.8 Teken ŉ volledig benoemde kringdiagram van ŉ operasionele-versterker

integreerder. (5) 7.9 Teken die inset en uitset golfvorms van die integreerder en gee ŉ

verduideliking van die wiskundige funksie wat die kring verrig. (4) 7.10

FIGUUR 7.10 7.10.1 Identifiseer die kring in FIGUUR 7.10. (1) 7.10.2 Noem TWEE toepassings vir die kring in VRAAG 7.10.1. (2)



7.11 7.11.1 Wat is ŉ mono-stabiele multivibrator? (2) 7.11.2 Teken volledig benoemde golfvorms van die snellerpulse en uitset

van ŉ mono-stabiele multivibratorkring. Teken ten minste TWEE siklusse van hierdie golfvorms. (6)

7.12

FIGUUR 7.12 7.12.1 Identifiseer die kring in FIGUUR 7.12. (1) 7.12.2 Bereken die ossilleringsfrekwensie van ŉ RC-ossilleerder wat van

drie RC netwerke gebruik maak. Neem aan alle weerstandwaardes dieselfde is en alle kapasitorwaardes dieselfde is. Die resistorwaarde is 10 kΩ en die van elke kapasitor 250 pF. (3)

[50] TOTAAL: 200



FORMULEBLAD DRIEFASE-WS-OPWEKKING Ster VL = √

IL =

Delta IL = √ VL =

S = √ Q = √ VL IL Sin θ Cosθ =

Tweewattmeter-metode PT = P1 + P2

DRIEFASETRANSFORMATORS Ster VL = √ VPH IL = IPH Delta IL = √ IPH

VL = VPH

P = √ VL IL Cos θ

S = √ VL IL

Q = √ VL IL Sin θ

Cosθ =

=

=

RLC-KRINGE XL = 2πfL

Xc =

Serie IT = IR = IC = IL Z = √

VL = I XL

VC = I XC

VT = I Z

VT = √

IT =

Cosθ =

Cosθ =

Parallel VT = VR = VC = VL

IR =

IC =

IL =

IT = √

Cosθ =



DRIEFASE-MOTORS EN -AANSITTERS Ster

VL = √

IL =

Delta IL = √ VL =

Drywing P = √ VL IL Cos θ S = √ VL IL Q = √ VL IL Sin θ

Rendement (η)=

Spoed

ns =

Glip =

VERSTERKERS Wins AV =

= [

]

Wins AV =

= [

]

=

√

=

√

SKYNDRYWING PSKYN =

NASIONALE

SENIOR SERTIFIKAAT

GRAAD 12

SEPTEMBER 2015

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE MEMORANDUM

PUNTE: 200

Hierdie memorandum bestaan uit 11 bladsye.



INSTRUKSIES AAN NASIENERS 1. Alle vrae met meertallige antwoorde impliseer dat enige relevante

aanvaarbare antwoord oorweeg moet word. 2. Berekeninge: 2.1 Alle berekeninge moet formule(s) toon. 2.2 Vervanging van waardes moet korrek gedoen wees. 2.3 Alle antwoorde MOET die korrekte eenheid insluit om as korrek

oorweeg te word. 2.4 Alternatiewe metodes moet oorweeg word, dien verstande die

ooreenstemmende antwoord bereik word. 2.5 Waar verkeerde antwoorde oorgedra kan word na die volgende stap,

is die aanvanklike antwoord verkeerd. Die daaropvolgende antwoorde moet egter oorweeg word, indien die verkeerde antwoord reg oorgedra is. Die nasiener moet dan die verkeerde som uitwerk met die verkeerde waardes en indien die leerder dit korrek gebruik het, moet volpunte vir die betrokke berekeninge gegee word.

3. Die memorandum is slegs ŉ gids met modelantwoorde. Alternatiewe

interpretasies moet oorweeg en op meriete bepunt word. Hierdie beginsel moet egter konsekwent regdeur volgehou word.



VRAAG 1: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 1.1 x Die etsing van gedrukte stroombaanpanele. √

x Die gebruik van kraggereedskap. √ x Die verkeerde gebruik van handgereedskap. √ (Enige 2 x 1) (2)

1.2 x E-posse √

x Internettoegang √ x Telefoonoproepe √ x Data √ x Beelde √ (Enige 1 x 1) (1)

1.3 Eerlikheid, √ selfdissipline, √ betroubaarheid √ en lojaliteit √ is gunstige

eienskappe. (Enige 3 x 1) (3) 1.4 x Om die regte van ander te respekteer. √

x Om ŉ spanwerker te wees. √ x Om samewerking te toon. √ x Om selfgeldend te wees. √ x Om ŉ kliёntediensleweringshouding te openbaar. √ x Geleenthede vir voortdurende kennisververmeerdering te probeer

vind. √ x Om hoflike gedrag te openbaar. √ x Om vertroulikheid te respekteer. √ (Enige 2 x 1) (2)

1.5 Gevaar vas te stel √ en maak seker dat die gebied veilig is. √ (2) [10] VRAAG 2: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 2.1

(3) 2.2 x Kan in ster of delta gekoppel word. √

x Twee spannings beskikbaar (VL en VF). √ x Vir drie- en enkelfase-motors van soortgelyke fisiese groottes, sal

driefase meer drywing lewer. √ x Driefase verskaf krag aan enkel-fase en driefase laste. x Driefase is goedkoper om te genereer. √ x Driefase vereis minder instandhouding. √

(Enige 3 relevante voordele x 1) (3)



2.3 VL = VF √ = 220 V √

IF =

√ =

√ = 5 A√

IL = √3IPH √ = √3 √ = 8,66 A √ (8) 2.4 Aktiewe drywing is die drywing wat effektief deur die las gebruik word. √

Reaktiewe drywing is die drywing wat verkwis word, en nie gebruik word om werk op die las te doen nie. √ (2)

2.5 Omdat die koper windings van alternators beide weerstand en induktansie

het √ sal elke fase ŉ sekere impedansie hê. √ Dit is van die uiterste belang dat die roterende spoele dieselfde spannings en strome in elk van die drie fases opwek, √ en dat dit net moontlik is indien die impedansie van al drie fases identies is. √ (4)

[20] VRAAG 3: DRIEFASE TRANSFORMATORS 3.1 3.1.1 W √ (1) 3.1.2 W √ (1) 3.1.3 O √ (1) 3.1.4 W √ (1) 3.1.5 W √ (1) 3.1.6 W √ (1) 3.2 3.2.1 VL = VF = 11 Kv √

I

=

√

VSEK (PH) = 3

√ = 220 V √ (4)

3.2.2 PAKT = 3 VL IL cosθ √

IL = PACT √ 3 VL cosθ VL = 3 VPH = 3 √ = 381,7 √ IL = 12 000 √ 3 x 381,7 x 0,8 = 22,65 A (6)

3.3 3.3.1 Ja √ (1) 3.3.2 x Lugverkoel √

x Olieverkoel √ x Waterverkoel √ (3)

[20]



VRAAG 4: DRIEFASEMOTORS AND -AANSITTERS 4.1 x Selfaansittend √

x Robuus √ x Eenvoudige konstruksie √ x Lae instandhouding √ x Verminderde brandgevaar x Verminderde loopkoste √ x Hoë aanvangswringkrag √ x Wye reeks gebruike √ x Maklik om die rigting van rotasie te verander √ x Kan in ster of delta verbind word √ x Hoër rendement √ x Hoër arbeidsfaktore √ x Wye reeks drywingsaanslae √ (Enige 3 x 1) (3)

4.2 Rotor, √ Stator, √ en Statorwikkelings (of entplate) √ (3) 4.3 4.3.1

(3) 4.3.2

(3) 4.4 4.4.1 PAPP = PAKTIEF √= 50000 √= 55,5556 kVA √

Cos θ 0,9 (3) 4.4.2 IL = PAKTIEF √

√3 L Cos θ = 50000 √ √3 (38 ) ( .9) = 84,41 A √ (3)

4.4.3 NS = 60 x f √

P = 60 x 50 √ 2 (4 pole/ Fase = 2 Pool Pare) √ = 1 500 OPM (rpm) √ (4)

4.4.4 SLIP = (NS – NR) x 100 √ = (1 500 – 14 00) x 100 √ = 6 67% √

NS 150 (3)



4.4.5 η = PUIT x 100% √

PIN = 45 kW x100 √ 50 kW = 90% √ (3)

4.5

(12) [40] VRAAG 5: RCL KRINGE 5.1 5.1.1 Geen invloed. √ (1) 5.1.2 Induktiewe reaktansie is proporsioneel tot frekwensie (XL = 2 fL) √ (1) 5.1.3 Kapasitiewe reaktansie is omgekeerd eweredig aan frekwensie

(XC = /( πfC) √ (1) 5.2 Impedansie is die totale teenstand √ teen die vloei van stroom √ in ŉ W -

kring. √ (3) 5.3 5.3.1 IR = VS = 110√ = 2.340 A √

R 47 IL = VS = 110√ = 1.571 A √ XL 70 IC = VS = 110√ = 1.357 A √ XC 80 IT = √IR2 + (IL – IC)2

= √2.342 + (1.571 – 1.357)2 √ = 2,35 A √ (8)

5.3.2 Z = VS = 110 √ = 6,8 3 Ω √

IT 2,35 (2)



5.4 By resonansie trek ŉ parallel LC kring minimum stroom √ waar ŉ serie

kring maksimum stroom trek. √ Die parallelkring is beter √ want die kring sal vir ŉ lang tyd by resonansie ingestem wees. √ (4)

[20] VRAAG 6: LOGIKA 6.1 Programmeerbare Logiese Beheertoestel √ (1) 6.2 6.2.1 x Drukknopies √

x Kontakte √ x Perkskakelaars √ x Sensors √ (Enige 2 x 1) (2)

6.2.2 x olenoïde √

x Kontaktors √ x Alarms √ (Enige 2 x 1) (2)

6.3 Vervaardiging, √ masjinering, √ voedsel/drank, √ metaal, √ krag, √

mynbou, √ petrochemies/chemies √ (Enige 1 x 1) (1) 6.4 6.4.1

√ (1) 6.4.2

√ (1) 6.4.3

√ (1) 6.5 - Nagaan van inset – (INSET)

- Uitvoering van instruksies – (PROSES) - Opdatering van die uitsette – (UITSET) (3)

6.6

= A √ (8)



6.7

(8) 6.8 6.8.1

(4) 6.8.2

(8) [40]



VRAAG 7: VERSTERKERS 7.1

(5) 7.2 ersterk beide W en G √ sonder enige verlies aan wins. √ (2) 7.3 x Toename in bandwydte √

x Verhoogde stabiliteit √ x Verminder verwringing en geraas √ x Verbeterde inset- en uitsetimpedansies √ x Stel ons in staat vir spesifieke wins te ontwerp. √ (Enige 3 x 1) (3)

7.4 x Zero-vlakdetektor √

x Drumpeldetektor √ x Nulpuntdetektors √ (Enige 2 x 1) (2)

7.5 7.5.1 0 V (1) 7.5.2 Ongeveer +15 V (1) 7.5.3 Ongeveer -15 V (1) 7.6

(8)



7.7

(3) 7.8

(5) 7.9

oos in wiskundige integrasie √

Die kring bepaal die area by die gradiënt. √ (4) 7.10 7.10.1 Bi-stabiele multi-vibrator √ (1) 7.10.2 Kontak-wip-elimineerder √

Ontladings-ossillator √ (2)



7.11 7.11.1 ŉ onogesneller stabiele multivibrator is ŉ tydreёlkring wat van

toestand verander sodra dit gesneller word. √ aar na ŉ sekere tydsvertraging na die oorspronklike toestand terugkeer. √ (2)

7.11.2

(6) 7.12 7.12.1 RC-faseverskuiwingsossillators √ (1) 7.12.2

(3) [50] TOTAAL: 200

Documents

GRAAD 12 SEPTEMBER 2015 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE · 2016. 8. 7. · 9. Skryf netjies en leesbaar. (EC/SEPTEMBER 2015) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE 3 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief VRAAG