Electrical Technology Grade 12 NSC June 2022 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com SENIORSERTIFIKAAT-EKSAMEN/ NASIONALE SENIORSERTIFIKAAT-EKSAMEN ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 2022 PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 18 bladsye en 'n 2 bladsy-formuleblad. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 2 DBE/2022 SS/NSS 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. Toon ALLE berekeninge en rond antwoorde korrek tot TWEE desimale plekke af. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Berekeninge moet die volgende insluit: 7.1 Formules en manipulasies waar nodig 7.2 Korrekte vervanging van waardes 7.3 Korrekte antwoorde en relevante eenhede waar van toepassing 8. 'n Formuleblad is aan die einde van hierdie vraestel aangeheg. 9. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 3 DBE/2022 SS/NSS 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 (1.1.1 tot 1.1.15) in die ANTWOORDEBOEK neer, bv. 1.16 D. 1.1 Die laag/lae van die vel wat deur 'n derdegraadse brandwond aangetas word, is ... A die buitenste laag. B die tweede laag. C al die lae van die vel. D Geeneen van die bogenoemde nie (1) 1.2 Die drywingsfaktor in 'n RLC-seriekring sal nalopend wees indien VL ... A groter as VC is. B kleiner as VC is. C gelyk aan VC is. D Geeneen van die bogenoemde nie (1) 1.3 'n Kring het 'n weerstand van R ohm, 'n induktansie van L henry, 'n kapasitansie van C farad en is in serie verbind. Die arbeidsfaktor van die kring sal eenheidswaarde (1) bereik wanneer ... A XL kleiner as XC is. B XL groter as XC is. C XL = XC. D R = 0. (1) 1.4 Watter EEN van die volgende toestande kom in 'n resonante parallelle RLC- kring voor? A Die impedansie is minimum. B Die impedansie is maksimum. C Die totale stroomvloei is maksimum. D Die drywingsfaktor is nalopend. (1) 1.5 Noem die tipe transformator wat direk na opwekking gebruik word met verwysing na opwekking en verspreiding van elektrisiteit: A Verlagingstransformator B Verhogingstransformator C Outotransformator D Eenfasetransformator (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 4 DBE/2022 SS/NSS 1.6 Nadat drywingsfaktor-verbeteringkapasitors in parallel met 'n las gekoppel is, het die drywingsfaktor van 0,6 tot 0,9 verhoog. Indien die las dieselfde bly, sal die stroomvloei wat vanaf die toevoer getrek word ... A toeneem. B afneem. C dieselfde bly. D verdubbel. (1) 1.7 Drywingsfaktor is die ... A ware drywing wat deur die las verbruik word. B drywing wat deur 'n suiwer induktiewe of suiwer kapasitiewe las verbruik word. C produk van lynspanning en lynstroom. D verhouding van ware drywing tot skyndrywing. (1) 1.8 'n Verkoelingsmetode wat vir 'n droë tipe transformator gebruik word, is ... A geforseerde lug. B geforseerde olie, geforseerde lug. C geforseerde olie, geforseerde water. D natuurlike olie. (1) 1.9 Die oordrag van energie vanaf die primêre wikkeling na die sekondêre wikkeling in transformators vind deur ... plaas. A self-induksie B 'n elektriese verbinding C wedersydse induksie D 'n optiese verbinding (1) 1.10 Die minimum toelaatbare waarde vir 'n isolasieweerstandstoets tussen wikkelinge is ... A 1 kΩ. B 10 kΩ. C 100 kΩ. D 1 MΩ. (1) 1.11 Die doel van 'n nulspanningsrelê is om ... A 'n motor in staat te stel om na 'n kragonderbreking outomaties aan te skakel. B die spanning van 'n driefasemotor te verhoog. C te verhoed dat 'n motor outomaties aanskakel nadat 'n kragonderbreking herstel is. D die hoeveelheid stroom wat deur 'n motor getrek word, te monitor. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 5 DBE/2022 SS/NSS 1.12 Die aansitdrukknop wat in 'n motorbeheerkring gebruik word, is ... A normaal oop. B oop-relêkontak. C normaal toe. D geslote-relêkontak. (1) 1.13 ... is die masjientaal wat op 'n rekenaar geïnstalleer is of in 'n PLB se beheerprogram ingeskryf is. A Hardeware B Sagteware C Fermware D Elektronika (1) 1.14 Watter gedeelte van die PLB se aftastingsiklus voer die geprogrammeerde instruksies uit? A Insetaftasting B Prosesaftatsting C Uitsetaftasting D Hardeware-aftasting (1) 1.15 'n Verstelbare spoedbeheerder waar die toevoerspanning wat op die motor toegepas word direk aan die frekwensie verwant is, word 'n ... genoem. A V/Hz-drywer B frekwensiedrywer C vektordrywer D Al die bogenoemde (1) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 6 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 Verduidelik die term masjinerie met verwysing na die Wet op Beroepsgesondheid en Veiligheid, 1993 (Wet 85 van 1993). (2) 2.2 Verduidelik die term kritieke noodgeval met verwysing na noodgevalle. (2) 2.3 Noem TWEE stappe wat jy moet neem wanneer jy 'n brand in 'n elektriese werkswinkel ontdek. (2) 2.4 Noem die belangrikheid van die dra van 'n gesigmasker in die werkswinkel. (2) 2.5 Noem TWEE omgewingsoorwegings wanneer daar tydens die vervaardigingsproses van etskringborde met chemikalieë gewerk word. (2) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 7 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 3: RLC-KRINGE 3.1 Definieer fasordiagram met verwysing na RLC-kringe wat oor 'n wisselspanningstoevoer gekoppel is. (2) 3.2 FIGUUR 3.2 hieronder toon 'n RLC-seriekring wat uit 'n resistor met 'n weerstand van 10 Ω, 'n induktor met 'n induktiewe reaktansie van 14 Ω en 'n kapasitor met 'n kapasitiewe reaktansie van 8 Ω bestaan wat almal oor 'n wisselstroomtoevoer van 100 Hz verbind is. R = 10 Ω XL = 14 Ω XC = 8 Ω 150 V 180 V 90 V 100 Hz FIGUUR 3.2: RLC-SERIEKRING Gegee: R = 10 Ω XC = 8Ω XL = 14 Ω VR = 150 V VL = 180 V Vc = 90 V f = 100 Hz 3.2.1 Bereken die totale toevoerspanning wat op die kring toegepas word. (3) 3.2.2 Bespreek of die drywingsfaktor voorlopend of nalopend is. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 8 DBE/2022 SS/NSS 3.3 Verwys na FIGUUR 3.3 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. C IC = 4 A L IL = 6 A IR = 4 A R IT WS- toevoer FIGUUR 3.3: PARALLELLE RLC-KRING Gegee: IC = 4A IL = 6A IR = 4A 3.3.1 Bereken die totale stroomvloei. (3) 3.3.2 Bereken die fasehoek. (3) 3.3.3 Teken die fasordiagram vir FIGUUR 3.3. (4) 3.3.4 Motiveer met 'n rede of die kring oorwegend kapasitief of induktief is. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 9 DBE/2022 SS/NSS 3.4 Verwys na FIGUUR 3.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. V = 600 V R = 2,2 k Ω L = 10 mH XC = 150 Ω fr = 2,387 kHz FIGUUR 3.4: RESONANTE RLC-KRING 3.4.1 Bereken die kwaliteitsfaktor van die kring. (3) 3.4.2 Bereken die bandwydte. (3) 3.4.3 Bereken die waarde van die kapasitor. (3) 3.4.4 Definieer die term selektiwiteit met verwysing na resonante kringe. (2) 3.5 Verwys na FIGUUR 3.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. P +V +V V V Gemiddelde I drywing I 00 t 00 t o 180o 270 o o 180 o o 90 360o 90 360 -V -V (A) (B) FIGUUR 3.5: STROOMVLOEI, SPANNING EN DRYWINGGOLFVORMS 3.5.1 Verklaar met 'n rede die tipe komponent wat die golfvorm in FIGUUR 3.5 (A) veroorsaak. (2) 3.5.2 Identifiseer die komponent waaroor die drywing in FIGUUR 3.5 (B) versprei word. Motiveer jou antwoord. (2) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 10 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 4: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 4.1 Verwys na FIGUUR 4.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. +V L1 L2 L3 0 t -V 120º 120º 120º FIGUUR 4.1: DRIEFASEGOLFVORM 4.1.1 Skryf die tipiese lynspanningswaarde van 'n driefasetoevoer vir die verbruiker neer. (1) 4.1.2 Skryf die standaard internasionale kleurkode vir L1, L2 en L3 neer. (3) 4.1.3 Teken 'n fasordiagram vir die golfvorms in FIGUUR 4.1. (5) 4.2 Noem die DRIE netwerkstadiums van die nasionale kragnetwerk in die KORREKTE volgorde. (3) 4.3 Verklaar hoe die volgende in 'n ster-gekoppelde stelsel gemeet word: 4.3.1 Lynspanning (1) 4.3.2 Fasespanning (1) 4.4 Verduidelik reaktiewe drywing in 'n WS-stelsel. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 11 DBE/2022 SS/NSS 4.5 'n Driefasegenerator verskaf krag aan 'n ster-gekoppelde las. Die fasespanning van die las is 230 V met 'n lynstroom van 35 ampère. Die fasehoek is 18º. Gegee: Vf = 230 V IL = 35 A θ = 18º Bereken die volgende: 4.5.1 Die lynspanning (3) 4.5.2 Skyndrywing (3) 4.5.3 Reaktiewe drywing (3) 4.5.4 Ware drywing (3) 4.6 Verwys na FIGUUR 4.6 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. Die lesings op die wattmeters is W 1 = 960 W en W 2 = 870 W. W1 R R Spoel 1 Spoel 2 Y Y Spoel 2 B B Spoel 1 W2 FIGUUR 4.6: TWEEWATTMETERMETODE Gegee: W1 = 960 W W2 = 870 W 4.6.1 Identifiseer die volgende spoele: (a) Spoel 1 van W1 (1) (b) Spoel 2 van W2 (1) 4.6.2 Noem TWEE voordele van die gebruik van hierdie wattmetermetode. (2) 4.6.3 Bereken die totale drywing van die stelsel. (3) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 12 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 5: DRIEFASETRANSFORMATORS 5.1 Noem TWEE tipes transformatorkernkonstruksies wat in driefase- transformators gebruik word. (2) 5.2 Verduidelik waarom diëlektriese olie in 'n transformator gebruik word. (2) 5.3 Noem waar die Buchholz-relê in 'n olieverkoelde transformator geleë is. (2) 5.4 Teken 'n driefase-delta-ster-verlagingstransformatoreenheid deur drie identiese enkelfasetransformators te gebruik. (7) 5.5 'n 10 kVA-driefasetransformator het 'n koperverlies van 300 W en 'n kernverlies van 50 W. Die stelsel werk teen 'n drywingsfaktor (d.f.) van 0,8. Gegee: koperverlies = 300 W kernverlies = 50 W d.f. = 0,8 S = 10 kVA Bereken die volgende: 5.5.1 Uitsetdrywing (3) 5.5.2 Rendement (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 13 DBE/2022 SS/NSS 5.6 FIGUUR 5.6 hieronder toon 'n driefase-delta-ster-transformator. 2A P = 18 kW 240 V TOEVOER 6 kV LAS FIGUUR 5.6: DRIEFASETRANSFORMATOR Gegee: VL1 = 6 kV IL1 = 2A Vf2 = 240 V P = 18 kW Bereken die volgende: 5.6.1 Aanslag van die transformator (skyndrywing) (3) 5.6.2 Drywingsfaktor van die las (3) 5.6.3 Primêre fasespanning (2) 5.6.4 Windingsverhouding (3) [30] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 14 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 6: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 6.1 Noem TWEE kontinuïteitstoetse wat op 'n driefasemotor uitgevoer kan word. (2) 6.2 Verduidelik die term neutralisering ('cogging') met verwysing na induksiemotors. (2) 6.3 Noem TWEE voordele van kourotor-tipe induksiemotors bo draadwikkeling- en sleepring-induksiemotors. (2) 6.4 Noem TWEE toepassings van kourotor-induksiemotors waar konstante spoed en wringkraglewering noodsaaklik is. (2) 6.5 Benoem punte A, B en C op die kenkromme in FIGUUR 6.5 hieronder. (3) geklemde rotor- B wringkrag 200 A % wringkrag C 100 nullas- spoed 0 50 100 % spoed FIGUUR 6.5: SPOED-VS-WRINGKRAGKENKROMME 6.6 Onderskei tussen sinchrone spoed en rotorspoed. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 15 DBE/2022 SS/NSS 6.7 Die rotor van 'n driefase-induksiemotor met 3 poolpare per fase roteer teen 950 r/min wanneer dit aan 'n 380 V-/50 Hz-toevoer verbind is. Gegee: VL = 380 V f = 50 Hz nr = 950 r/min p = 3 Bereken die volgende: 6.7.1 Sinchrone spoed van die motor (3) 6.7.2 Persentasie glip (3) 6.8 Die insetdrywing na 'n driefasemotor is 5 kW. Die verliese is bereken op 600 W. 6.8.1 Noem TWEE tipes verliese, behalwe koperverliese, wat die rendement van 'n induksiemotor beïnvloed. (2) 6.8.2 Bereken die rendement van die motor. (3) 6.8.3 Bereken die uitsetdrywing van die motor. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 16 DBE/2022 SS/NSS 6.9 Die kring in FIGUUR 6.9 hieronder word gebruik om TWEE driefasemotors te beheer. Beantwoord die vrae wat volg. L1 Stop- HK1 knop N/O2 O/B1 O/B2 N/T N/T Aansit- T HK2 knop N/O N/O1 HK1 HK2 T N FIGUUR 6.9: OUTOMATIESE SEKWENSIËLE AANSITTER- BEHEERKRING 6.9.1 Identifiseer komponent T. (1) 6.9.2 Verduidelik die doel daarvan om TWEE oorbelastingseenhede in die kring te hê. (2) 6.9.3 Identifiseer die fout in die kring. (1) 6.9.4 Beskryf hoe hierdie fout die werking van die kring beïnvloed. (4) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 17 DBE/2022 SS/NSS VRAAG 7: PROGRAMMEERBARE LOGIKABEHEERDERS (PLB's) 7.1 Verduidelik die funksie van die sentrale verwerkingseenheid (SVE) met verwysing na die hardeware van 'n PLB. (3) 7.2 Noem EEN voordeel van sagte bedradingstelsels. (1) 7.3 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na tydskakelaars in PLB- programmering. 7.3.1 Noem die doel van 'n tydskakelaarfunksie. (2) 7.3.2 Verduidelik die verskil tussen 'n AAN-vertraag-tydskakelaar en 'n AF-vertraag-tydskakelaar. (4) 7.4 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na sensors as insettoestelle van 'n PLB. 7.4.1 Noem TWEE tipes sensors behalwe 'n ligsensor. (2) 7.4.2 Noem TWEE toepassings van 'n ligsensor. (2) 7.5 FIGUUR 7.5 hieronder toon die beheerkring van 'n direk-op-lyn(DOL)- aansitter. Ontwerp 'n PLB-leerlogikaprogram wat dieselfde funksie sal verrig. L O/B STOP HK AANSIT N/O HK N FIGUUR 7.5: BEHEERKRING VAN 'N DIREK-OP-LYN(DOL)-AANSITTER (6) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 18 DBE/2022 SS/NSS 7.6 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na regeneratiewe remming. 7.6.1 Beskryf regeneratiewe energie. (3) 7.6.2 Maak 'n lys van DRIE toepassings waar regeneratiewe remming gebruik word. (3) 7.7 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na verstelbare spoedbeheerders (VSB's). 7.7.1 Noem TWEE hoofonderdele van die VSB, behalwe die omkeerder. (2) 7.7.2 Noem TWEE voordele van die gebruik van VSB's met pompe, waaiers en ander toerusting. (2) 7.8 FIGUUR 7.8 hieronder toon die omkeerderstadium van 'n VSB wat IGBT-transistors as halfgeleierskakelaars gebruik om 'n driefase- deltagekoppelde motor aan te dryf. Beantwoord die vrae wat volg. S1 S3 S5 3-fase- motor S2 S4 S6 FIGUUR 7.8: OMKEERSTADIUM VAN 'N VSB 7.8.1 Identifiseer die skakelaars wat gebruik word om elke fase van die motor te bekrag. (3) 7.8.2 Verduidelik hoe die frekwensie na die motor beheer word. (2) 7.8.3 Verduidelik hoe die GS wat aan die omkeerstadium verskaf word, vir fase 1 na WS verander word. (5) [40] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/2022 SS/NSS FORMULEBLAD RLC-KRINGE DRIEFASE-WS-OPWEKKING sθ STER 2 f √3 f 1 f f f 2 f f 1 f 1 f2 fr OF fr DELTA 2 √ 2 fr OF f2 f1 f SERIE f f f √3 f DRYWING ( sk n ) √3 ( r) √3 in θ OF √3 sθ √ 2 ( )2 sθ 2 √ 2 ( - ) OF RENDEMENT uit sθ OF sθ 100 in 1 √ TWEEWATTMETERMETODE PARALLEL 1 2 1 2 tan θ √3 ( ) 1 2 DRIEWATTMETERMETODE 1 2 3 √2 ( )2 sθ Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/2022 SS/NSS DRIEFASETRANSFORMATORS DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS STER STER √3 f √3 f f f DELTA DELTA f f √3 f √3 f DRYWING DRYWING ( sk n ) √3 ( sk n ) √3 ( r) √3 in θ ( r) √3 in θ √3 sθ √3 sθ sθ √3 sθ f1 1 f2 sθ f2 2 f1 1 indingsverh uding RENDEMENT 2 uit in ver iese 100 100 uit ver iese in uit 100 in 0 f ns p ns nr er enheid ip ns ns nr ip 100 ns ip ns nr Kopiereg voorbehou