SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 1

Avsluttende test i elektroteknikk AC

høsten 2017 for BAW 16-19

Linjer: Byggningsautomasjon.

Emne 4: Elektriske systemer Antall sider: 18

Faglærer: Sven Åge Eriksen, tlf 957 54 771 Dato utsendt: Onsdag 29.11.2017

Vedlegg:

9 sider

Utdrag fra elektroteknisk

formelsamling for AC og formler fra forelesninger.

Tid for test:

Fra kl. 09:45

Til kl. 11:15

Onsdag 29.11.2017

Hjelpemidler: Alle hjelpemidler er tillatt, men det er ikke lov å ha kommunikasjon med andre.

Klasser: 2BAW 16 -19

Informasjon:

OBS: Studentens navn: _________________

Vis utregninger eller begrunn svaret der du

evt. ikke bruker utregning.

Lykke til!

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 2

Oppgave 1 – Klemmebrett på 3-f AC-motorer

Figur 1: Illustrasjon av klemmebrett på en 3-fase AC-motor.

En bestemt 3-fase AC-motor er omkoblingsbar for 230 VAC / 50

Hz og 400 VAC / 50 Hz.

a) Tegn /forklar hvordan laskene på klemmebrettet skal kobles ved 230 VAC.

b) Tegn /forklar hvordan laskene på klemmebrettet skal kobles ved 400 VAC.

Figur 2: Klemmebrettet med lasker på en 3-fase AC-motor .

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 3

Oppgave 2 – Merkeskilt på motorer

a) En motor tilføres elektrisk effekt for å kunne avgi mekanisk effekt.

Hva heter effekten som er oppgitt på merkeskiltet til AC-motorer?

Figur 3: Illustrasjon og bilde av en 3-fase AC-motor.

b) Forklar hva dataene som har rød pil på motormerkeskiltet i figur 4

betyr:

Figur 4: Merkeskiltet til en 3-fase AC-motor.

c) Regn ut tilsynelatende effekt S, aktiv effekt P1 og virkningsgraden η til

motoren med merkeskilt som i figur 4 når motoren er tilkoblet 3-fase 230

VAC.

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 4

.

.

Oppgave 3 – Elektriske motstander:

a) Hvilke 3 grunnleggende begreper for elektrisk motstand kjenner du til?

Figur 5: Mulige tips til oppgave 3.

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 5

Oppgave 4 – Parallell RLC-krets:

Vi har en parallell vekselstrømskrets som vist nedenfor bestående av en

kondensator med kapasitans C = 68 μF, en resistans på 115 Ω og en spole uten

indre resistans med induktans L = 280 mH. Kretsen er tilkoblet en sinusspenning

på 230 Vrms og frekvensen er slik at det er parallellresonans i kretsen.

Figur 6: RLC parallellkrets.

a) Hva er kretsens impedans ved resonansfrekvensen?

b) Regn ut hvor stor strøm kretsen trekker ved parallellresonans.

c) Hva er spenningen over henholdsvis L og C?

d) Hva er effektfaktoren cos ϕ og faseforskyvningsvinkelen ϕ til kretsen ved

resonansfrekvensen?

230 VAC

50 Hz

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 6

Oppgave 5 - Serie RLC-krets

En seriell vekselstrømkrets består av en resistans på 100 Ω, en spole med

induktansen 320 mH og en kondensator med kapasitansen 180 μF. Kretsen blir

påtrykket en spenning på 230 V / 50 Hz.

Figur 7: RLC seriekrets.

a) Regn ut reaktansene i kretsen.

b) Regn ut impedansen til kretsen.

c) Regn ut strømmen i kretsen.

d) Regn ut spenningene over henholdsvis R, L og C.

e) Er kretsen induktiv eller kapasitiv? Begrunn svaret.

f) Hvorfor bør serieresonans unngås i slike effektkretser?

g) Tegn kretsen i Multisim og sett inn amperemeter i serie med kretsen og

voltmeter i parallell over henholdsvis R, L og C. Lever inn kretsen i

Fronter. Sjekk at utregningene du har gjort i c) og d) stemmer med

beregningene i Multisim.

230 VAC

50 Hz

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 7

Oppgave 6 – Fasekompensering av induktiv last

En 1-fase induktiv last slik som figur 11 viser, har aktiv effekt P1 på 3 kW og

cos ϕ lik 0,8. Spenningen er på 230 Vrms / 50 Hz.

Figur 8: RL seriekrets – induktiv last.

a) Regn ut tilsynelatende effekt S.

b) Regn ut hvor mye strøm trekkes i tilførselskabelen.

c) Regn ut den induktive reaktive effekten QL.

d) Forklar hvordan en kan redusere strømtrekket i tilførselskabelen ved å

fasekompensere.

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 8

Oppgave 7 – Beskyttelse mot elektrisk sjokk

a) Beskriv de 4 metodene og løsningene som beskytter mot elektrisk sjokk som er forklart i NEK 400-4-41.

b) Du leder vedlikeholdsarbeidet i en revisjonsstans i en gammel fabrikk der

forbrukerkursene på 230 V ute i fabrikken ikke har jordfeilbrytere.

Vedlikeholdsarbeiderne må bruke drill, vinkelsliper og lys. Det er fuktig

og ledende omgivelser i fabrikken.

1) Er det lovlig å bruke forbrukerkursene til f.eks vinkelsliper ute i

fabrikken uten noen andre sikkerhetstiltak, hvis kursene ikke har jordfeilbryter?

2) Hvordan vil du aktivt forbygge at vedlikeholdsarbeidere ikke får

elektrisk sjokk under arbeidet når de bruker drill, vinkelsliper og lys i

revisjonsstansen i fuktige og ledende omgivelser i den gamle

fabrikken?

Illustrasjon 9: Fabrikk med fuktige og ledende omgivelser.

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 9

Oppgave 8 – AC – teori: Kryss av for riktig(e) alternativ

a) Reaktansen til en spole øker med økende frekvens:

[ ] Ja [ ] Nei [ ] Reaktansen endres ikke

b) Reaktansen til en kondensator øker med økende frekvens:

[ ] Ja [ ] Nei [ ] Reaktansen endres ikke

c) Induktansen til en spole øker med økende frekvens:

[ ] Ja [ ] Nei [ ] Induktansen endres ikke

d) Kapasitansen til en kondensator øker med økende frekvens:

[ ] Ja [ ] Nei [ ] Kapaitansen endres ikke

e) Den elektriske motstanden til en resistans øker med økende frekvens:

[ ] Ja [ ] Nei [ ] Resistansen endres ikke

f) Ved parallellresonans i en RLC-krets er impedansen lik resistansen, dvs Z = R:

[ ] Ja [ ] Nei, den er lik Y [ ] Vet ikke

g) Ved serieresonans i en serie RLC-krets er effektfaktoren lik null:

[ ] Ja [ ] Nei, den er lik 1 [ ] Vet ikke

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 10

Dette er første linje på siden:

VEDLEGG: Utdrag fra elektroteknisk formelsamling:

Enfaset og trefaset vekselstrøm

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 11

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 12

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 13

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 14

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 15

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 16

Effekt, effekttrekant og effektfaktor cos ϕ:

S = Tilsynelatende effekt, enhet VA

P = Aktiv effekt, enhet W

Q = Reaktiv effekt, enhet var eller VAr

S= √P2

+ Q2

P= √S2

- Q2

Q= √S2

- P2

S2

= P2

+ Q

2

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 17

Impedanstrekant:

Z = Impedans

R = Resistans

X = Reaktans

XL = Reaktans induktiv

XC = Reaktans kapasitiv

X = XL - XC

Z2

= R2

+ X

2

Z= √R2

+ X2

R= √Z2

- X2

X= √Z2

- R2

SLUTTEST – AC – Emne 4 - Elektriske Systemer – Høsten 2017 – BAW 16-19

Side 18

Referanser:

Fagstoff fra TRAINOR:

https://prod.trainor.no/cms/Forum/Automasjon/Cos-fee

Illustrasjoner fra NELFO:

http://efbr.nelfo.no/UploadFiles/Books/310/158/634601521405935000__kapv

gelenergi.pdf

Elektroteknikk lærebok:

https://www.nb.no/items/66582a36d1f975c16fe58fa1c5d903bb;page=0;searchText=elekt

roteknikk

NEK 400-4-41:

https://www.dropbox.com/s/d8hamu90q65b0x7/NEK%20400-4-41%20-

%20Beskyttelse%20mot%20elektrisk%20sjokk.pdf?dl=0

Fagstoff om fasekompensering som er laget av Sven Åge Eriksen:

https://www.dropbox.com/s/h4c39xkzj5rpmt0/2017.10.14%20-

%20Fasekompensering%20fagstoff%20SAE%20v11.docx?dl=0

Figur 10: Eksempel på RLC-seriekrets som er simulert i Multisim.