Electrical Technology Grade 12 NSC November 2014 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com GRAAD 12 NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE NOVEMBER 2014 PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 12 bladsye en 'n 2 bladsy-formuleblad. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 2 DBE/November 2014 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 korrek af tot TWEE desimale plekke. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Toon die eenhede vir alle antwoorde van berekeninge. 8. 'n Formuleblad is aan die einde van hierdie vraestel voorsien. 9. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 3 DBE/November 2014 NSS VRAAG 1: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 1.1 Noem EEN onveilige toestand wat 'n elektriese skok kan veroorsaak wanneer daar in 'n elektriesetegnologie-werkswinkel gewerk word. (1) 1.2 Noem EEN onveilige handeling in 'n elektriesetegnologie-werkswinkel. (1) 1.3 Noem EEN prosedure wat gevolg moet word wanneer 'n beseerde persoon in 'n elektriesetegnologie-werkswinkel bygestaan word. (1) 1.4 Beskryf hoe 'n persoon se menseregte geskend kan word wanneer 'n medewerker dwelmmiddels gebruik terwyl daar in 'n elektriesetegnologie- werkswinkel gewerk word. (2) 1.5 Bespreek waarom spanwerk goeie werksetiek is. (2) 1.6 Beskryf waarom 'n risiko-ontleding gedoen moet word om veiligheid in 'n elektriesetegnologie-werkswinkel te verbeter. (3) [10] VRAAG 2: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 2.1 Verduidelik waarom die sekondêre winding van 'n driefasetransformator wat hoëspanning-transmissielyne voer, in delta verbind word. Neem ekonomiese faktore in ag. (2) 2.2 Beskryf die doel van 'n arbeidsfaktormeter in 'n WS-kring. (2) 2.3 Noem TWEE voordele van 'n driefase-distribusiestelsel bo 'n enkelfase- distribusiestelsel. (2) 2.4 Drywing in 'n 380 V-stelsel word met die tweewattmetermetode gemeet. Die lesings op die meters is onderskeidelik 420 W en -260 W. Gegee: V L = 380 V P 1 = 420 W P 2 = -260 W 2.4.1 Bereken die aktiewe drywing. (3) 2.4.2 Noem TWEE voordele van hierdie metode om drywing te meet bo ander metodes. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 4 DBE/November 2014 NSS 2.5 'n Sterverbinde alternator wek 560 kW op teen 'n spanning van 380 V. Die alternator het 'n arbeidsfaktor van 0,85 teen vollas. Gegee: VL = 380 V P = 560 kW Cos ɸ = 0,85 2.5.1 Bereken die stroom getrek teen vollas. (3) 2.5.2 Teken die spanningsfasordiagram van die alternator. (6) [20] VRAAG 3: DRIEFASETRANSFORMATORS 3.1 Noem TWEE tipes driefasetransformator-verbindings. (2) 3.2 Verduidelik die basiese werking van 'n transformator. (5) 3.3 Noem die doel van 'n Buchholtz-relê in 'n transformator. (2) 3.4 Bestudeer FIGUUR 3.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. Primêr Sekondêr P = 20 kW Cos ɸ = 0,8 LAS VLS = 380 V TR = 50 : 1 FIGUUR 3.1: DRIEFASETRANSFORMATOR 3.4.1 Bereken die sekondêre fasespanning. (3) 3.4.2 Bereken die primêre fasespanning. (3) 3.4.3 Verduidelik, met 'n rede, of die transformator 'n VERHOGING- of VERLAGINGSTRANSFORMATOR is. (2) 3.4.4 Beskryf wat met die primêre stroomvloei van die transformator sal gebeur indien die las vermeerder word. (3) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 5 DBE/November 2014 NSS VRAAG 4: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 4.1 Noem EEN toepassing van 'n driefase-induksiemotor. (1) 4.2 Noem EEN voordeel van 'n driefase-induksiemotor bo 'n enkelfasemotor. (1) 4.3 Verduidelik die werksbeginsel van 'n driefase-kourotor-induksiemotor. (8) 4.4 Noem EEN meganiese inspeksie wat na installasie en voor aanskakeling op 'n motor uitgevoer behoort te word. (1) 4.5 Noem EEN elektriese inspeksie wat na installasie en voor aanskakeling op 'n motor uitgevoer behoort te word. (1) 4.6 Verduidelik die volgende terme met verwysing na die spoed van 'n induksiemotor: 4.6.1 Rotorspoed (1) 4.6.2 Sinkrone spoed (1) 4.7 'n Driefase-, 12 pool-motor word aan 'n 380 V/50 Hz-toevoer verbind. Die motor het 4% glip. Gegee: VL = 380 V f = 50 Hz Glip = 4% p =2 Bereken, in r/min, die: 4.7.1 Sinkrone spoed (3) 4.7.2 Rotorspoed (3) 4.8 FIGUUR 4.1 hieronder stel die terminale van 'n driefase-induksiemotor voor. U1 V1 W1 E W2 U2 V2 FIGUUR 4.1: TERMINALE VAN 'N DRIEFASE-INDUKSIEMOTOR 4.8.1 Teken die presiese konfigurasie oor en toon die motorterminale in delta aan die toevoer verbind. (4) 4.8.2 'n Megger wat op die isolasieweerstand-instelling ingestel is, word oor W 2 en E verbind. Noem die tipe lesing wat verwag kan word en verduidelik waarom. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 6 DBE/November 2014 NSS 4.9 Beskryf waarom 'n ster-delta-aansitter gebruik word om 'n driefase- induksiemotor aan te skakel. (3) 4.10 Verduidelik hoe 'n vorentoe-agtertoe-aansitter funksioneer. (2) 4.11 Die beheerkring in FIGUUR 4.2 hieronder stel 'n outomatiese sekwensiële aansitter voor. Stop HK1 (N/O) Hou uit Aan HK1(N/O) T (N/O) Hou in O/B1 O/B2 HK1 T Motor 1 HK2 Motor 2 FIGUUR 4.2: BEHEERKRING VAN 'N OUTOMATIESE SEKWENSIËLE AANSITTER 4.11.1 Beskryf die funksie van die tydskakelaar in die kring. (2) 4.11.2 Beskryf die aansitsekwens (volgorde) van die aansitter indien die tydskakelaar op een minuut gestel is. (6) [40] VRAAG 5: RLC 5.1 Definieer die volgende terme met verwysing na RLC-kringe: 5.1.1 Resonansie (2) 5.1.2 Q-faktor in 'n parallelle kring (2) 5.2 'n Kring met 'n resistor van 4 Ω, 'n induktor met 'n induktiewe reaktansie van 157 Ω en 'n verstelbare kapasitor wat op 120 µF gestel is, word in serie aan 'n 100 V/50 Hz-toevoer verbind. Gegee: R = 4Ω XL = 157 Ω C ver = 120 µF Vs = 100 V f = 50 Hz Bereken die: 5.2.1 Waarde van die kapasitansie wat resonansie teen 50 Hz sal veroorsaak (3) 5.2.2 Q-faktor van die kring teen resonansie (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 7 DBE/November 2014 NSS 5.3 Bestudeer die kringdiagram in FIGUUR 5.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. R IR = 4 A IL = 1,76 A XL IC XC IT VS = 120 V/60 Hz FIGUUR 5.1: RLC PARALLELLE KRING Gegee: XC = 26 Ω VS = 120 V IR = 4A IL = 1,76 A f = 60 Hz Bereken die: 5.3.1 Stroomvloei deur die kapasitor (3) 5.3.2 Totale stroomvloei (3) 5.3.3 Fasehoek. Dui aan of dit VOORLOPEND of NALOPEND is. (4) [20] VRAAG 6: LOGIKA 6.1 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na programmeerbare logikabeheerders. 6.1.1 Definieer 'n programmeerbare logikabeheerder (PLB). (3) 6.1.2 Verduidelik waarom relês nie geheel en al deur PLB's kan vervang kan word nie. (3) 6.1.3 Noem DRIE voordele van 'n PLB bo ander elektriese beheerstelsels. (3) 6.1.4 Noem EEN voordeel van die gebruik van funksionele blokdiagramme bo leerlogika in PLB-programmering. Gee 'n rede vir die antwoord. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 8 DBE/November 2014 NSS 6.2 FIGUUR 6.1 hieronder toon 'n tipiese PLB-stelsel. GEHEUE Inset- koppelvlak Uitset- koppelvlak SVE Sentrale verwerkingseenheid Programmeringstoestel FIGURE 6.1: PLB-STELSEL 6.2.1 Verduidelik die funksie van 'n programmeringstoestel. (3) 6.2.2 Noem TWEE toestelle wat gebruik word om die sentrale verwerkingseenheid (SVE) te programmeer. (2) 6.3 Bestudeer die kring in FIGUUR 6.2 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. X0 X2 X1 YO Y FIGUUR 6.2: BEHEERKRING 6.3.1 Lei die ooreenstemmende Boole-vergelyking vir die kring af. (5) 6.3.2 Ontwerp 'n ooreenstemmende leerlogikadiagram van die kring. (5) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 9 DBE/November 2014 NSS 6.4 Bestudeer die kring in FIGUUR 6.3 hieronder en lei die Boole-vergelyking by die volgende punte af: FIGUUR 6.3: LOGIKAKRING 6.4.1 D (1) 6.4.2 E (1) 6.4.3 F (1) 6.4.4 G (1) 6.4.5 X (1) 6.4.6 Gebruik die Karnaugh-kaart-metode om die uitset (X) te vereenvoudig. (6) 6.5 Veiligheid is van uiterste belang in die industrie. Verduidelik waarom 'n PLB-stelsel veiliger is wanneer outomatisering in 'n fabriek getoets word. (3) [40] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 10 DBE/November 2014 NSS VRAAG 7: VERSTERKERS 7.1 Noem DRIE eienskappe van 'n ideale operasionele versterker. (3) 7.2 Beskryf hoe 'n differensiaalversterker die basis van 'n operasionele versterker vorm. (2) 7.3 Teken en benoem 'n basiese blokdiagram van 'n operasionele versterker wat 'n negatiewe terugvoernetwerk toon. (4) 7.4 Noem TWEE voordele van negatiewe terugvoer in 'n operasioneleversterker- kring. (2) 7.5 Verduidelik waarom operasioneleversterker-kringe van 'n dubbele GS-toevoer voorsien word. (3) 7.6 Bestudeer FIGUUR 7.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. Rf =15 kΩ RIN =5 kΩ - VIN=1 V Inset + Uitset 0V FIGUUR 7.1: OPERASIONELE VERSTERKER 7.6.1 Identifiseer die operasioneleversterker-kring in FIGUUR 7.1. (1) 7.6.2 Teken die inset- en uitsetgolfvorme (-seine) van die operasionele versterker. (2) 7.6.3 Wat sal met die spanningswins van die versterker gebeur indien die waarde van die terugvoerresistor verminder word? (2) 7.6.4 Bereken die wins van die operasioneleversterker-kring. (3) 7.6.5 Bereken die uitsetpiekspanning van die operasionele versterker. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 11 DBE/November 2014 NSS 7.7 Bestudeer FIGUUR 7.2 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. R1 Rf R2 V1 = 4 V R3 V2 = -1 V V3 = 2 V VUit 0V R1=R2=R3 FIGUUR 7.2: OPERASIONELEVERSTERKER-KRING 7.7.1 Identifiseer die operasioneleversterker-kring in FIGUUR 7.2. (1) 7.7.2 Beskryf EEN praktiese toepassing van hierdie tipe operasionele versterker. (3) 7.7.3 Bereken die uitsetspanning van die operasionele versterker. (3) 7.8 Die kringdiagram in FIGUUR 7.3 hieronder is 'n operasionele versterker wat in die astabiele-multivibrator-konfigurasie gekoppel is. Rf C R1 Vuit R2 FIGUUR 7.3: ASTABIELE MULTIVIBRATOR 7.8.1 Noem TWEE toepassings van die kring. (2) 7.8.2 Teken die uitsetgolfvorm wat die kring genereer. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 12 DBE/November 2014 NSS 7.9 Beantwoord die volgende vrae met verwysing na 'n operasionele versterker wat in 'n Schmitt-sneller gekoppel is. 7.9.1 Beskryf EEN praktiese toepassing van 'n Schmitt-sneller operasionele versterker. (3) 7.9.2 Teken al die tydintervalle wat in FIGUUR 7.4 geïllustreer word in die ANTWOORDEBOEK oor en teken die uitset van die Schmitt-sneller na aanleiding van die inset wat in FIGUUR 7.4 hieronder getoon word. Benoem AL die dele. Boonste drempel Onderste drempel Insetsein FIGUUR 7.4: INSETSEIN VAN 'N SCHMITT-SNELLER OPERASIONELE VERSTERKER (4) 7.10 Noem die tipe terugvoer wat ossillators gebruik. (1) 7.11 Beskryf die tipe terugvoer wat in VRAAG 7.10 genoem is. (2) 7.12 Bereken die ossillasiefrekwensie van die RC-faseskuif-ossillator in FIGUUR 7.5 hieronder. Gegee: R 1 = R 2 = R 3 = 8 kΩ C 1 = C 2 = C 3 = 120 nF R C1 C2 C3 - VUit R1 R2 R3 + 0V FIGUUR 7.5: RC-FASESKUIFOSSILLATOR (3) [50] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 13 DBE/November 2014 NSS FORMULEBLAD DRIEFASE-WS-OPWEKKING RLC-KRINGE Ster X L = 2 πfL VL = 3 VF 1 Xc = IL = IF 2 πfc 1 fr = Delta 2π (LC) IL = 3 IF Serie VL = VF IT = IR = IC = IL P= 3VL × I L Cosθ Z = R 2 + (X L ~ − XC ) 2 S = 3 VL I L VL = I X L Q = 3 V L I L Sin θ VC = I X C P VT = I Z Cosθ = S + (VL ~ − VC ) 2 2 V VT = VR ZF = F IF VT IT = Z Tweewattmetermetode R PT = P1 + P2 Cosθ = Z V DRIEFASETRANSFORMATORS Cosθ = R VT Ster XL Q= VL = 3 VF R IL = IF Parallel VT = VR = VC = VL Delta IL = 3 IF VR IR = VL = VF R VC P = 3 VL I L Cos θ IC = XC S = 3 VL I L VL IL = XL Q = 3 VL I L Sin θ I T = I R + (I L ~ − IC ) 2 2 P Cosθ = S IR Cosθ = VF(p ) Np I F (s ) IT = = VF(s ) Ns I F(p ) XL Q= R Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie DBE/November 2014 NSS DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS OPERASIONELE VERSTERKERS Ster Vuit R  Wins A V = − = − f  omkeerversterker VL = 3 VF Vin  R in  IL = IF Vuit R Wins A V = = 1+ f nie - omkeerversterker Vin R in Delta 1 fr = Hartley - ossillator IL = 3 IF 2π LC 1 VL = VF f RC = RC - faseskuif - ossillator 2π 6RC Drywing VUit = (V1 + V2 + ....VN ) P = 3 VL I L Cos θ S = 3 VL I L Q = 3 VL I L Sin θ Pin − verliese Rendement (η) = Pin Spoed 60 × f ns = p ns − nr Glip per eenheid = ns n r = n s (1 − S per eenheid ) ns − nr % glip = × 100% ns Kopiereg voorbehou