Electrical Technology Grade 12 Eastern Cape Mock 2022 QP

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2022 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 16 bladsye, insluitend ʼn 2-bladsy formuleblad.

Downloaded from hlayiso.com 2 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit SEWE vrae. 2. Sketse en diagramme moet groot, netjies en VOLLEDIG BENOEM wees. 3. Toon ALLE berekeninge en rond antwoorde korrek tot TWEE desimale plekke af. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 6. Toon die eenhede vir ALLE antwoorde van berekeninge. 7. ʼn Formuleblad is aan die einde van hierdie vraestel aangeheg. 8. Toon die eenhede vir ALLE antwoorde van berekeninge. 9. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommers (1.1 tot 1.15) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.16 D. 1.1 Die doel van die Wet op Beroepsgesondheid en -veiligheid is om … A voorsiening te maak vir die gesondheid en veiligheid van persone by die werk. B voorsiening te maak vir die gesondheid en veiligheid van persone by die huis. C die slytasie op masjinerie te voorkom. D te verhoed dat werkers masjinerie gebruik. (1) 1.2 In ʼn parallelle RLC-stroombaan ... A 𝐼𝐿 = 𝐼𝐶 = 𝐼𝑅 . B 𝑋𝐿 = 𝑋𝐶 = 𝑅. C 𝑉𝐿 = 𝑉𝐶 = 𝑉𝑅. D 𝑉𝑇 = 𝐼𝑇 = 𝑍𝑇 . (1) 1.3 Die kapasitansie van ʼn kapasitor met ʼn kapasitiewe reaktansie van 31,83 Ω wanneer dit aan ʼn 110 V/50 Hz toevoer gekoppel is: A 10 ɥF B 100 ɥF C 100 nF D 10 nF (1) 1.4 Die bandwydte van ʼn reeks resonante stroombaan word ... beïnvloed deur sy kwaliteit-faktor. A nie B indirek C direk D negatief (1) 1.5 In ʼn stergekoppelde stelsel is die lynspanning … die fasespanning. A gelyk aan B √3 keer minder as C 1 van 3 D √3 keer meer as (1) 1.6 Die kWh-meter word gebruik om die … A verskil in fase tussen die spanning en die stroom te meet. B hoeveelheid elektriese energie verbruik te meet. C krag in ʼn stroombaan te meet. D tyd toe die krag in ʼn stroombaan aan was te meet. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 4 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) 1.7 ʼn Delta-gekoppelde stelsel met ʼn fasestroom van 25 A sal ʼn lynstroom hê van: A 43,3 A B 14,43 A C 43,3 V D 14,43 V (1) 1.8 ʼn Verlagingstransformator … A verhoog die spanning met ʼn ooreenstemmende afname in stroom. B verhoog die spanning met ʼn ooreenstemmende toename in stroom. C verlaag die spanning met ʼn ooreenstemmende afname in stroom. D verlaag die spanning met ʼn ooreenstemmende toename in stroom. (1) 1.9 Die spoele van ʼn transformator word om ʼn sagte ysterkern gewikkel om ... A dit meer buigsaam te maak. B die koste van die transformator te verminder. C die magnetiese koppeling te verbeter en maksimum kragoordrag te kry. D dit toe te laat om met ʼn GS-toevoer te werk. (1) 1.10 Die volgende help om inlating (cogging) te vermy en verminder magnetiese brom. A ʼn Anker B ʼn Skewe rotor C Die stator D Verkoelingswaaier (1) 1.11 … is die verskil tussen die sinchrone spoed van die roterende magneetveld en die spoed van die rotor. A Glip B Rendement C Frekwensie D Wedersydse induktansie (1) 1.12 Die aangeslane uitsetkrag van ʼn driefasemotor met ʼn insetkrag van 11,3 kW en ʼn doeltreffendheid van 88,5% is: A 1 000 W B 10 000 VA C 1 kVA D 10 kW (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 5 1.13 ʼn Voorbeeld van ʼn uitset op ʼn PLB is ʼn ... A skakelaar. B sensor. C relê. D vervormingsmeter. (1) 1.14 Die deel van ʼn VSD wat die GS terug na WS omskakel is die ... A filter. B omkeerder. C omsetter. D gelykrigter. (1) 1.15 Die tipe remming wat plaasvind wanneer die las op die motor vinniger draai as die motor staan as ... bekend. A regeneratiewe remming B vektor remming C transistor remming D veranderlike frekwensie remming (1) [15] VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 Definieer ernstige voorval met verwysing na die Wet op Beroepsgesondheid en Veiligheid van 1993. (2) 2.2 Noem EEN oorsaak van onveilige handelinge in ʼn werkswinkel. (1) 2.3 Beskryf hoekom die volgende onveilige handelinge of onveilige toestande is: 2.3.1 Hardloop in die werkswinkel (2) 2.3.2 Oorlaai muurproppe met te veel toestelle (2) 2.4 Verduidelik hoe jy ʼn kwalitatiewe risiko-analise in jou werkswinkel by die skool sal doen. (3) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 6 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) VRAAG 3: RLC-KRINGE 3.1 Verwys na FIGUUR 3.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. R = 120 Ω XL=? XC = 31,83 Ω L = 0,5 H VS=240 AC V/50 Hz FIGUUR 3.1: RLC-SERIEKRING Gegee: R = 120 Ω L = 0,5 H XC = 31,83 Ω VS = 240 V f = 50 Hz 3.1.1 Noem wat met die weerstand sou gebeur as die frekwensie verdubbel word. (1) 3.1.2 Skryf die waarde van XL tydens resonansie neer. (1) 3.1.3 Bereken die: (a) Induktiewe reaktansie van die stroombaan (3) (b) Impedansie van die stroombaan (3) (c) Spanning oor die kapasitor as ʼn stroom van 1,38 A deur die stroombaan vloei (3) (d) Waarde van die kapasitor wat benodig word om ʼn kapasitiewe reaktansie van 42,44 Ω te bereik (3) (e) Stroom wat tydens resonansie vloei (3) 3.2 Noem die waarde van die toevoerstroom in ʼn parallelle RLC-stroombaan tydens resonansie. (1) 3.3 Definieer die term bandwydte van ʼn resonante stroombaan. (2) 3.4 Noem TWEE kenmerke van ʼn parallelle RLC-stroombaan. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 7 3.5 Verwys na FIGUUR 3.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 3.5: PARALLELLE RLC FASOR DIAGRAM Gegee: IC = 0,63 A IR = 0,83 A IL = 0,5 A Bereken die: 3.5.1 Totale stroom wat deur die stroombaan vloei (3) 3.5.2 Spanning as die weerstand ʼn waarde van 120,487 Ω het (3) 3.5.3 Totale impedansie van die stroombaan (3) 3.5.4 Fasehoek en noem of die stroom die spanning voorloop of naloop (4) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 8 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) VRAAG 4: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 4.1 Beskryf kortliks hoe ʼn driefase-WS-stelsel gegenereer word. (2) 4.2 Verwys na FIGUUR 4.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.2 4.2.1 Identifiseer die stelsel wat in FIGUUR 4.2 getoon word. (1) 4.2.2 Benoem die lyne A en B soos in die diagram getoon. (2) 4.2.3 Verduidelik hoe die neutrale in hierdie stelsel geskep word. (1) 4.2.4 Bepaal die fasewaarde van die stelsel. (3) 4.3 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na arbeidsfaktor van ʼn stelsel. 4.3.1 Definieer arbeidsfaktor van ʼn stelsel. (2) 4.3.2 Noem die verband tussen die stroom vlak en die arbeidsfaktor van ʼn stelsel. (1) 4.4 ʼn Driefasestelsel trek 4,5 A by 380 V en lewer 6,5 A by 220 V. Bepaal die rendement van die stelsel. Gegee: Vin = 380 V Iin = 4,5 A Vuit = 220 V Iuit = 6,5 A (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 9 4.5 ʼn Delta-gekoppelde driefasestelsel trek ʼn lynstroom van 27 A wanneer dit aan ʼn toevoer van 380 V gekoppel word. Die arbeidsfaktormeter toon ʼn lesing van 0,89 nalopend. Gegee: IL = 27 A VL = 380 V cosθ = 0,89 Bereken die: 4.5.1 Fasespanning (2) 4.5.2 Fasehoek (3) 4.5.3 Skynkrag (3) 4.5.4 Ware krag (3) 4.6 Die drie-wattmeter metode is gebruik om die totale drywing in ʼn drie-fase stelsel te bereken. W1 en W2 het lesings van 12 kW en 7 500 W onderskeidelik gegee. Bepaal die lesing van W3 as die totale drywing gemeet 28,75 kW was. Gegee: W1 = 12 kW W2 = 7 500 W PTOT = 28,75 kW (3) 4.7 ʼn Arbeidsfaktormeter toon ʼn induktiewe of naloop kragfaktor van 0,7. Verduidelik hoe hierdie lesing die kommersiёle verbruiker benadeel. (3) 4.8 Die volgende lesings is verkry deur die twee-wattmeter-metode te gebruik. Gegee: W1 = 16,6 kW W2 = 5,5 kW Bereken die arbeidsfaktor van die stelsel. (3) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 10 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) VRAAG 5: DRIEFASETRANSFORMATORS 5.1 Noem TWEE verliese wat in transformators voorkom. (2) 5.2 Noem die funksie van die Bucholtz-relê wanneer dit in die oliebewaringstenk van ʼn transformator geplaas word. (3) 5.3 Pas die konfigurasie in KOLOM A by die toepassing in KOLOM B. Skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommers (5.3.1 tot 5.3.4) neer. KOLOM A KOLOM B KONFIGURASIE TOEPASSING 5.3.1 Ster-delta A Interne bedrading van perseel 5.3.2 Delta-ster B Verlagingstransformator in hoëspanning toevoerlyne 5.3.3 Ster-ster C Swaar nywerhede waar ʼn hoë krag oordrag noodsaaklik is 5.3.4 Delta-delta D Verlagingstransformator in verspreidingstelsels (4 x 1) (4) 5.4 Verwys na FIGUUR 5.4 hieronder en bepaal die draaiingsverhouding van die transformator. (6) FIGUUR 5.4: DRIEFASE-TRANSFORMATOR 5.5 ʼn Driefase delta-ster-gekoppelde transformator lewer ʼn uitsetkrag van 500 kW teen ʼn drywingsfaktor van 0,9. Die primêre lynspanning is 33 kV met ʼn primêre lynstroom van 9,72 A. Die sekondêre lynspanning is 11 kV. Gegee: Vlp = 33 kV Ilp = 9,72 A cosθ = 0,9 Vls = 11 kV Bereken die: 5.5.1 Sekondêre fase spanning (3) 5.5.2 Skynbare krag (3) 5.5.3 Sekondêre lynstroom (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 11 5.5.4 Primêre fasestroom (3) 5.5.5 Rendement as die verliese 1 800 W beloop. (3) [30] VRAAG 6: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 6.1 Noem DRIE voordele van die gebruik van kourotors in vergelyking met draadwikkeling rotors in induksiemotors. (3) 6.2 Noem TWEE toepassings van induksiemotors in ingenieurswerkswinkels. (2) 6.3 Die tabel hieronder verteenwoordig die resultate van twee elektriese toetse wat op ʼn driefasemotor uitgevoer is. Bestudeer die tabel hieronder en beantwoord die vrae wat volg. TOETS UITSLAG TOETS UITSLAG TOETS UITSLAG U1–U2 42 Ω U1–E ∞ U2–E ∞ V1–V2 ∞ V1–E ∞ V2–E 0Ω W1–W2 42 Ω W1–E ∞ W2–E ∞ FIGUUR 6.3 6.3.1 Noem die TWEE toetse wat uitgevoer is. (2) 6.3.2 Verduidelik, met redes, of die motor vir installasie in die nywerheid geskik is. (3) 6.4 Verwys na FIGUUR 6.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. Spanning 380 V Volle las spoed 3 000 rpm Fase 3 cosθ 0,8 Stroom 24 A Kw 10 Frekwensie 50 Hz Model nr. 12 341 A FIGUUR 6.4: NAAMPLAAT VAN MOTOR 6.4.1 Noem of die motor vir Suid-Afrikaanse kommersiële verbruikers geskik is. (1) 6.4.2 Bereken die insetkrag van die motor. (3) 6.4.3 Bepaal die rendement van die motor. (3) 6.4.4 Bereken die sinchrone spoed as die glip 4% is. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) 6.5 Verwys na die beheerkring in FIGUUR 6.5 en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 6.5: SEKWENSIÊLE MOTORBEHEER-AANSITTER MET TYDREЁLAAR 6.5.1 Noem die funksie van die tydreёlaar in die stroombaan. (1) 6.5.2 Skryf die aangeslane spanning van die kontaktorspoele in die stroombaan neer. (1) 6.5.3 Verduidelik wat sal gebeur as N/O HK2 foutief is en oop bly. (2) 6.5.4 Beskryf die werkingsvolgorde van die aansitter. (4) 6.6 Verduidelik die doel van die ster- en delta-kontaktors in ʼn outomatiese ster- delta-aansitter. (4) 6.7 ʼn Stergekoppelde driefasemotor het ʼn nominale drywing van 6 kW teen ʼn arbeidsfaktor van 0,78. Die toevoerspanning is op 380 V gemeet. Gegee: PUIT = 6 kW V𝐿 = 380 V cosθ = 0,78 Bereken die lynstroom van die motor. (3) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 13 VRAAG 7: PROGRAMMEERBARE LOGIKABEHEERDERS (PLB’s) 7.1 Noem die DRIE aftastingsprosesse van ʼn PLB. (3) 7.2 Verwys na die leerdiagram hieronder en beantwoord die vrae wat volg. 7.2.1 Teken die logika-heksimbool wat hierbo voorgestel word. (3) 7.2.2 Voltooi die waarheidstabel hieronder deur die korrekte uitsettoestand in die plek van die gegewe letter te skryf. A B uitset 0 0 1 0 1 a 1 0 b 1 1 0 (2) 7.3 Beskryf in detail wat merkers of vlaggies is. (4) 7.4 Teken ʼn benoemde blokdiagram van ʼn tipiese pulswydtemodulasie (PWM) verstelbare frekwensie beheerder (VFD). (7) 7.5 Verduidelik hoe die eerste twee dele van ʼn veranderlike spoed beheerder (VSD) hul funksies bereik. (4) 7.6 Noem EEN basiese toepassing van ʼn VSB. (1) 7.7 Verduidelik die verskil tussen ʼn skakelaar en ʼn sensor wanneer dit as inset toestelle gebruik word. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 14 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) 7.8 Verwys na FIGUUR 7.8 en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 7.8: SEKWENSIÊLE MOTORBEHEER-AANSITTER SONDER TYDREЁLAAR 7.8.1 Teken die PLB-leer-logikadiagram wat dieselfde funksie in ʼn PLC- stelsel sal uitvoer. (11) 7.8.2 Verduidelik waarom die twee oorbelastings in serie met die kontaktorspoele verbind is. (2) 7.8.3 Beskryf die doel van die N/O HK1 kontak wat in serie met die aansitmotor 2-drukknoppie gekoppel is. (1) [40] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2022) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 15 FORMULEBLAD RLC-KRINGE DRIE-FASE WS-OPWEKKING 1 STER XL = 2πfL en XC = 2πfC 1 V VL = √3 × VPH en VPH = IPH × ZPH fr = en I = 2π√LC R IL = IPH 𝑃 = 𝑉𝐼 cos 𝜃 DELTA SERIE VL = VPH en VPH = IPH × ZPH IT = IR = I L = IC IL = √3 × IPH Z = √R2 + (XL − XC )2 DRYWING VL = I × XL en VC = I × XC S = √3VL IL VT = IZ en 𝑉𝑇 = √𝑉𝑅 2 + (𝑉𝐿 − 𝑉𝐶 )2 Q = √3VL IL sin θ R VR cos θ = en cos θ = P = √3VL IL cos θ Z VT XL XC VL VC 1 L P = S cos θ Q= = = = = √ Z Z VS VS R C P cos θ = S PARALLEL 𝑢𝑖𝑡𝑠𝑒𝑡 ƞ= × 100% VS = VR = VL = VC 𝑖𝑛𝑠𝑒𝑡 VR TWEEWATTMETERMETODE IR = R PT = W1 + W2 VL VC IL = en IC = XL XC W1 −W2 tanθ = √3 ( ) W1 +W2 IT = √IR 2 + (IL − IC )2 DRIEWATTMETERMETODE V PT = W1 + W2 + W3 Z= IT I cos θ = R IT XL XC VL VC 1 L Q= = = = = √ Z Z VS VS R C Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 16 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS (EC/SEPTEMBER 2022) FORMULEBLAD DRIEFASETRANSFORMATORS DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS STER STER VL = √3 × VPH en IL = IPH VL = √3 × VPH en IL = IPH DELTA DELTA VL = VPH en IL = √3 × IPH VL = VPH en IL = √3 × IPH DRYWING DRYWING 𝑆 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑆 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑄 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑄 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑃 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑃 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑃 = 𝑆 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑃 = 𝑆 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑃 𝑃 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝑆 𝑆 𝑃𝑢𝑖𝑡𝑠𝑒𝑡 ƞ= × 100% 𝑃𝑢𝑖𝑡𝑠𝑒𝑡 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑒𝑡 ŋ= × 100% 𝑃𝑢𝑖𝑡𝑠𝑒𝑡 +𝑣𝑒𝑟𝑙𝑖𝑒𝑠𝑒 MOTOR-SPOED VPHP NP IPHS T. Verhouding = = = VPHS NS IPHP 60×f ns = p ns −nr %Glip = × 100% ns 𝑆 = N S − NR Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief