www.eaz.ch Technikumstrasse 1, 6048 Horw Elektro-Ausbildungszentrum EAZ Zentralschweiz Ausgabe 31. Dezember 2013 Version 1 Elektrotechnik Schulprüfung Elektro-Sicherheitsberater/in 29. September 2012 Kandidatennummer Name Lösungsvorschlag Vorname Datum 29. September 2012 Maximale Punkte 100 Erreichte Punkte Note Bemerkung zur Prüfung: • Bearbeitungszeit 2 Stunden • 100 Punkte gibt die Note 6 • Die zu ereichenden Punkte (z.B. „(2)“ 2 Punkt) sind bei der Aufgabenstellung vermerkt. • Erlaubte Hilfsmittel (Massstab, Zirkel, Schablone, Farbstifte, Bleistift, Taschenrechner, Formelsammlung ohne Aufgabenbeispiele) • Werden bei der Aufgabe die Formel-, Werte- und Einheitengleichung nicht geschrieben, werden entsprechen- de Abzüge gemacht. • Resultate sind doppelt zu unterstreichen • Für grafische Lösungen wird eine Abweichung von % 5 ± toleriert. Unterschrift Experte 1 Unterschrift Experte 2
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www.eaz.ch Technikumstrasse 1, 6048 Horw
Elektro-Ausbildungszentrum EAZ Zentralschweiz
Ausgabe 31. Dezember 2013 Version 1
Elektrotechnik Schulprüfung Elektro-Sicherheitsberater/in 29. September 2012
Kandidatennummer
Name Lösungsvorschlag
Vorname
Datum 29. September 2012
Maximale Punkte 100
Erreichte Punkte
Note
Bemerkung zur Prüfung:
• Bearbeitungszeit 2 Stunden • 100 Punkte gibt die Note 6 • Die zu ereichenden Punkte (z.B. „(2)“ 2 Punkt) sind bei der Aufgabenstellung vermerkt. • Erlaubte Hilfsmittel (Massstab, Zirkel, Schablone, Farbstifte, Bleistift, Taschenrechner, Formelsammlung ohne
Aufgabenbeispiele) • Werden bei der Aufgabe die Formel-, Werte- und Einheitengleichung nicht geschrieben, werden entsprechen-
de Abzüge gemacht. • Resultate sind doppelt zu unterstreichen • Für grafische Lösungen wird eine Abweichung von %5± toleriert. Unterschrift Experte 1
Elektrotechnik Grundlagen: Parallele Spulen an Gleichspannung Drei Schützenspulen sind parallel geschaltet und nehmen zusammen mA232 auf. a) (3) Wie gross ist der Widerstand der Spule 1R ? b) (2) Wie gross ist der Gesamtwiderstand der Spulen?
Elektrotechnik Grundlagen: Grundlegende Betrachtungen In den nachfolgenden Aufgaben sind Mehrfachnennungen möglich. Für jede vollständig richtig beantwortete Aufgabe a-j erhalten Sie je 0,5 Punkt.
5
a
(0,5)
Ein Kondensator liegt an Gleichspannung. Was ge-schieht?
Es kann nie Strom fliessen.
x Kondensator lädt sich nur einmal bis zum Scheitelwert auf.
Spannung eilt dem Strom voraus.
Spannung verdoppelt sich.
Strom eilt der Spannung um 90° voraus.
b
(0,5)
Der magnetische Widerstand ist am kleinsten, wenn
das Eisen den magnetischen Fluss schlecht leitet.
x Wenn der magnetische Fluss am grössten ist.
x die Gesamtdurchflutung am kleinsten ist.
der Luftspalt am grössten ist.
die Permeabilität am kleinsten ist.
c
(0,5)
Die Phasenverschiebung zwischen TU und TI ist am
grössten bei einer Frequenz von
x kHz5,0
kHz1
kHz2
kHz5
kHz10
Bild zu Aufgabe c
TU
RU CU
TI R C
TU
RU CU
TI R C
d
(0,5)
Welche Erklärung ist falsch?
Amplitude = grösste Schwingungsweite der Kurve (bezogen auf die Nulllinie).
x Amplitude = Teil zwischen benachbarten Nulldurchgängen.
Effektivwert = Nennwert.
x Herz = Mass der Lautstärke.
x Periode ist die halbe Schwingungsdauer.
e
(0,5)
Freie Elektronen ermöglichen in metallischen Werkstoffen den Stromtransport. Was ist richtig von den nachfolgenden Aussagen?
Sie sind die positiven Ladungsträger des Atoms
x Die freien Elektronen sind die negativen Ladungsträger
Sie sind die Masseträger des Atoms
Die Rekombinationsträger sind die freien Elektronen
Gleichstrom: Drehspulmessgeräte Ein Ampère-Meter für 0 bis A5 hat einen inneren Widerstand von Ω150, .
a) (2) Welchen Widerstand muss der Shunt
aufweisen, wenn Ströme von 0 bis A25
gemessen werden müssen? b) (2)Zeichnen Sie das Messschema und
tragen alle elektrischen Werte ein.
Achtung: Die Schaltungsskizze wird ausdrücklich verlangt. Die berechneten Resultate sollen den skizzierten Widerständen klar und eindeutig zugeordnet werden können! Lösung:
Elektrotechnik Grundlagen: Temperaturänderung am ohmschem Widerstand Durch eine Kupferspule fliesst bei Anschluss an 24 V und bei 60 °C Betriebstemperatur ein Strom von 0,5 A.
1
0039,0−°= CCuα
256
mm
mCu
Ω=γ
Wie lang ist der Kupferdraht bei Umge-bungstemperatur (20 °C), wenn sein Quer-
Einphasenwechselstrom: Verbraucher an Wechselspannung Zeichnen Sie in die untenstehenden Liniendiagramme die entsprechenden Strom-kurven und Spannungskurven ein! Zeichnen Sie den fehlenden Spannungsgrafen als 100%-Wert und den Stromgrafen als 50%-Wert ein.
Energieumwandlung: Warmwassererwärmer Der Inhalt eines 30 Liter Heisswasserspeichers ( VU 400= ) soll in 24 Minuten von 18°C auf 60°C erwärmt werden. Der Wirkungsgrad des Gerätes beträgt 90%.
1234
5
76
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10 9
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15
Kaltwasserhahn H Druckreduzierventil D Rückschlagklappe R Sicherheitsventil S Hauptschalter Thermostat Zweite thermische Sicherung
a) (3) Berechnen Sie die Leistungs-
aufnahme des Heisswasserspei-chers.
b) (3) Wie lange würde die Aufheizung dauern, wenn 10% Überspannung vorhanden ist?
c) (3) Wie goss ist ein Widerstand des Heizelementes (Dreieck-Schaltung)?
d) (3) Wie gross ist der Strangstrom? e) (2) Wie gross ist der Polleiterstrom
Elektromagnetische Induktion: Kontaktdruck bzw. Kontaktkraft eines Relais
1
2
3
4
Bei einem Rundrelais gemäss Abbildung wird zur Erzeugung des notwendigen Kon-taktdruckes der Anker mit einer Kraft von 1,2 N festgehalten. Die wirksame Polfläche hat einen Durch-messer von 10 mm. Der verbleibende Luftspalt wird nicht berücksichtigt. Be-rechnen Sie a) (2) die Polfläche, b) (2) die magnetische Flussdichte. c) (2) Wie nennt man die Teile - ?
Dreiphasenwechselstrom: Leistungsbestimmung und Neutralleiterstrom An einem Drehstromnetz Vx4003 / V230 sind folgende Verbraucher angeschlossen: - Zwischen Polleiter L2 und Neutralleiter: ein 900 W Tauchsieder und zwei 40 W
Lampen. - Zwichen Polleiter L3 und Neutralleiter: ein 1200 W Badstrahler und eine 100 W
Glühlampe. Berechnen Sie: a) (2) die gesamte Anschlussleistung, b) (4) den Strom in jedem Polleiter, c) (6) den Strom im Neutralleiter (grafisch).
Dreiphasenwechselstrom: Spannungsfall, Leitungslänge Die Planungsgrundsätze raten, dass der Spannungsfall in den Wärme- Gruppen- Leitungen (Kochherd, Boiler) im 3x400-V-Netz, 3% nicht überschreiten soll. Welchen maximale Leitungslängen entspricht dies bei der Maximalbelastung (Beilage 1; Verlegeart B1) bei einem Querschnitt von 1,5 mm2. Lösung: Für den Querschnitt 1,5 mm2 und einer Verlegeart B1, kann aus der Tabelle in der Beilage ein Strom von 16A herausgelesen werden. Für die Verlegeart A2 ergeben sich daraus folgende maximale Leitungslänge:
Einphasenwechselstrom: Transformator Die Primärspule eines Transformators, die an ein 230 V-Netz angeschlossist, hat 920 Windungen, die Sekundärspule 30 Windungen. Im Sekundärkreis befinden sich zwei parallel geschaltete Widerstände; der eine hat einen Widerstand von Ω6 , der andere eine Leistungsaufnahme von W,012 . (Der Wirkungsgrad des Transformators kann mit 100% angenommen werden) a) (2) Fertigen Sie eine Schaltungsskizze an. Tragen Sie alle vorhandenen und be-
rechneten Werte in der Schaltungsskizze ein. b) (2) Wie gross ist der Strom im Primärkreis? Lösung: a)
Einphasenwechselstrom Fussgängerleuchte Eine Fussgängerleuchte weist folgende Daten auf: 230 V, 1,8 A, 140 W, HZf 50= . a) (2) Berechnen Sie den Leistungsfaktor der Leuchte! b) (2) Wie gross ist die Blindleistung der Leuchte? Der Leistungsfaktor ist auf 0,9. zu
verbessern. Wie gross ist c) (2) die Blindleistung und d) (2) die Kapazität des Kondensators?
Der Scheinwerfer Neos 3 Zebra ist mit einem Spiegel bestückt, der speziell für die Beleuchtung von Fußgängerüberwegen entwickelt wurde. Der Lampen-raum verbessert nicht nur die Sichtbarkeit der Straßenmarkie-rungen, sondern erhöht auch den positiven Kontrast zwischen Fußgänger und der Umgebung. Bestückt mit einem anders farbigen Leuchtmittel, erhöht Neos 3 Zebra die Aufmerksam-keit der Fahrer.
Strombelastbarkeit bzw. Wahl des Anschlussüberstromunterbrechers nach NIN Tabelle 5.2.3.1.1.15.2.2 und für Verlegearten nach NIN Tabelle 5.2.3.1.1.9, PVC-Isolierung, drei belastete Kupferleiter mit einer Leitertemperatur von 70°C und einer Umgebungstemperatur von 30°C.
1) 50% des Hauptschutzleiters, aber mindestens 6mm2 und nicht grösser als 25mm2 2) 16mm2 ist der kleinste und 50mm2 der grösste Querschnitt, ansonsten gleich wie der Schutzleiter 3) Schutzleiter ≤16 Querschnitt wie Polleiter, 16mm2 für Querschnitte ≤ 35mm2, Halber Polleiterquerschnitt ab
50mm2. Der Schutzleiterquerschnitt muss mit Rechnung nachgewiesen werden. 4) Mindestquerschnitt für PEN-Leiter 10mm2 oder bei Konzentrischem Kabel 4mm2 5) Bemessung von PEN- und Neutralleiter wie Polleiter. Reduktion des Querschnittes nur zulässig, wenn halber