Electrical Technology Grade 12 NSC November 2017 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com GRAAD 12 NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE NOVEMBER 2017 PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 16 bladsye en 'n 2 bladsy-formuleblad. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 2 DBE/November 2017 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. Toon die eenhede vir ALLE antwoorde van berekeninge. 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 3 DBE/November 2017 NSS VRAAG 1: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 1.1 Gee EEN voorbeeld van ELK van die volgende: 1.1.1 Onveilige handeling (1) 1.1.2 Onveilige toestand (1) 1.2 Beskryf hoe spanwerk werksetiek kan verbeter. (3) 1.3 Verduidelik hoe bloeding beheer kan word, terwyl daar op mediese hulp gewag word. (2) 1.4 Verduidelik hoe dwelmmisbruik deur 'n werker 'n negatiewe uitwerking op produksie by die werkplek kan hê. (3) [10] VRAAG 2: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 2.1 Noem DRIE voordele van 'n driefase-distribusiestelsel bo 'n eenfase- distribusiestelsel. (3) 2.2 Teken 'n volledig benoemde voorstellingsdiagram van 'n driefase- ontwikkelde spanningsgolfvorm in 'n driefasestelsel. (5) 2.3 Noem EEN nadeel van die gebruik van die tweewattmetermetode om drywing in 'n driefasestelsel te meet. (1) 2.4 'n Driefase- sterverbinde generator het 'n aanslag van 25 kVA. Dit lewer 'n stroom van 38 A teen 'n arbeidsfaktor van 0,9 nalopend. Gegee: S = 25 kVA IL = 38 A af. = 0,9 nalopend Bereken die: 2.4.1 Lynspanning (3) 2.4.2 Fasespanning (3) 2.4.3 Impedansie per fase (3) 2.5 Beskryf hoe Eskom voordeel kan trek indien verbruikers die arbeidsfaktor van hulle stelsels verbeter. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 4 DBE/November 2017 NSS VRAAG 3: DRIEFASETRANSFORMATORS 3.1 Wat is die doel van 'n transformator? (2) 3.2 Noem die soort verlies wat weens die interne weerstand in die wikkelinge in 'n transformator dissipeer. (1) 3.3 Noem TWEE metodes wat gebruik word om transformators te verkoel. (2) 3.4 Beskryf wat kan gebeur indien enigeen van die koelmetodes wat gebruik word om groot transformators te verkoel, nie sy funksie kan uitvoer nie. (3) 3.5 Noem TWEE toepassings van 'n driefase-delta-ster-transformator. (2) 3.6 'n 120 kVA- delta-sterverbinde transformator word gebruik om 'n kliniek van krag te voorsien. Dit lewer 380 V op elke lyn. Die transformator het 'n arbeidsfaktor van 0,9 nalopend. FIGUUR 3.6: Delta-ster-transformator Gegee: S = 120 kVA V LS = 380 V af. = 0,9 nalopend Bepaal die: 3.6.1 Sekondêre lynstroom (3) 3.6.2 Sekondêre fasestroom (2) 3.6.3 Insetdrywing na die kliniek (3) 3.7 Verduidelik waarom die sekondêre wikkeling van 'n verlagingstransformator 'n dikker draad het. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 5 DBE/November 2017 NSS VRAAG 4: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 4.1 Verwys na FIGUUR 4.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.1: DRIEFASE-KOUROTOR-INDUKSIEMOTOR 4.1.1 Noem enige TWEE dele van die motor in FIGUUR 4.1. (2) 4.1.2 Verduidelik hoe die draairigting van hierdie motor omgekeer kan word. (2) 4.1.3 Die stator van die motor kan in ster of delta verbind word. Verduidelik watter verbinding die meeste wringkrag sal ontwikkel. (4) 4.2 Noem EEN voordeel van 'n driefase-induksiemotor bo 'n eenfase- induksiemotor. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 6 DBE/November 2017 NSS 4.3 Verwys na FIGUUR 4.3 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.3: STATORWIKKELINGS VAN 'N DRIEFASE-INDUKSIEMOTOR 4.3.1 Beskou die lesings van die wikkelings in FIGUUR 4.3 en beskryf die fout. (2) 4.3.2 Verduidelik die fout indien die weerstandslesing tussen U 2 en E wat met 'n megger (isolasieweerstandtoetser) geneem is, 0 Ω is. (2) 4.3.3 Beskryf hoe die isolasietoets tussen wikkelinge uitgevoer moet word. (2) 4.4 'n Driefase-induksiemotor word aan 'n 380 V/50 Hz-toevoer verbind. Die motor het 'n sinkrone spoed van 1 500 r/min en 'n glip van 6%. Gegee: VL = 380 V f = 50 Hz glip = 6% Beantwoord die volgende vrae: 4.4.1 Bereken die rotorspoed. (3) 4.4.2 Verduidelik hoekom die frekwensie van die toevoer belangrik is in die werking van motors wat aan 'n las verbind is. (3) 4.5 'n Driefase- deltaverbinde motor lewer 'n uitset van 6,8 kW wanneer dit aan 'n 380 V/50 Hz-toevoer verbind is. Die motor het 'n arbeidsfaktor van 0,8 en 'n rendement van 95%. Gegee: VL = 380 V P UIT = 6,8 kW f = 50 Hz af. = 0,8 ŋ = 95% Bereken die volgende teen vollas: 4.5.1 Skyndrywing (3) 4.5.2 Reaktiewe drywing (5) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 7 DBE/November 2017 NSS 4.6 FIGUUR 4.6 hieronder verteenwoordig die beheerkring van 'n sekwensiële aansitter. FIGUUR 4.6: BEHEERKRING VAN 'N SEKWENSIËLE AANSITTER 4.6.1 Noem EEN praktiese situasie waar twee motors met gebruik van die metode in FIGUUR 4.6 aangesit kan word. (1) 4.6.2 Beskryf wat sou gebeur indien die kontak HK 1 N/O 2 foutief en permanent toe sou wees. (2) 4.6.3 Beskryf die aansitvolgorde van die aansitter onder normale omstandighede. (4) 4.6.4 Die aansitter beheer twee verskillende motors. Verduidelik, met redes, of die beheerkring vir twee motors waarvan die aanslag verskillend is, voorsiening maak. (4) [40] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 8 DBE/November 2017 NSS VRAAG 5: RLC 5.1 Beskryf die term impedansie met verwysing na 'n RLC-kring. (2) 5.2 FIGUUR 5.2 hieronder toon die fasordiagram van 'n serie-RLC-kring. Beantwoord die vrae wat volg. VL = 80 V Rotasie VR = 110 V VC = 50 V FIGUUR 5.2: FASORDIAGRAM VAN 'N SERIE-RLC-KRING 5.2.1 Met verwysing na stroom en spanning, verduidelik of die kring induktief of kapasitief is. (3) 5.2.2 Beskryf hoe 'n verhoging in frekwensie V L sal beïnvloed. (3) 5.2.3 Bereken die totale spanning. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 9 DBE/November 2017 NSS 5.3 Die parallelkring in FIGUUR 5.3 hieronder bestaan uit 'n kapasitor wat 'n stroom van 4 A trek, 'n induktor wat 'n stroom van 6 A trek en 'n weerstand wat 'n stroom van 5 A trek. Die komponente word aan 'n 240 V/50 Hz-toevoer verbind. IR= 5 A IL = 6 A IC = 4 A VTV=T = 240 VV 240 5050 HzHz FIGUUR 5.3: RLC-PARALLELKRING Gegee: IR = 5A IL = 6A IC = 4A VT = 240 V f = 50 Hz Bereken die: 5.3.1 Totale stroom (3) 5.3.2 Fasehoek (3) 5.3.3 Induktiewe reaktansie (3) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 10 DBE/November 2017 NSS VRAAG 6: LOGIKA 6.1 Noem DRIE voordele van 'n PLB-stelsel bo 'n vastedraad-relêstelsel. (3) 6.2 Noem TWEE tale wat gebruik word om PLB's te programmeer. (2) 6.3 Skryf die vereenvoudigde Boole-vergelyking vir die uitdrukking hieronder neer. Gebruik 'n drie-veranderlike Karnaugh-kaart. X=ABC+ABC+ABC+ABC + ABC (10) 6.4 Verwys na FIGUUR 6.4 hieronder en bepaal uitset F. A ≥ B & ≥ F & C FIGUUR 6.4: HEKNETWERK (6) 6.5 Vereenvoudig die volgende Boole-vergelyking deur Boole-algebra te gebruik: Q = A BC + A B C + A B C + A BC (6) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 11 DBE/November 2017 NSS 6.6 Verwys na FIGUUR 6.6 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. N/T N/T FIGUUR 6.6: BEHEERKRING VAN 'N VORENTOE-AGTERTOE-AANSITTER 6.6.1 Teken die leerlogikadiagram wat dieselfde funksie in 'n PLB-stelsel sal verrig. Gebruik dieselfde byskrifte wat in FIGUUR 6.6 gegee is. (12) 6.6.2 Gee EEN voorbeeld waar die kring in FIGUUR 6.6 in 'n elektriese toepassing gebruik kan word. (1) [40] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 12 DBE/November 2017 NSS VRAAG 7: VERSTERKERS 7.1 Verduidelik wat 'n operasionele versterker ('op amp') is. (2) 7.2 Noem TWEE voordele van die gebruik van geïntegreerde kringe (soos 'op amps') bo diskrete komponente (kringe wat met individuele komponente gebou is). (2) 7.3 Beskryf hoe 'n differensiaalversterker werk. (3) 7.4 Noem die tipe terugvoer wat in die volgende kringe gevind word: 7.4.1 Versterkerkringe (1) 7.4.2 Ossillatorkringe (1) 7.5 Verduidelik die verskil tussen positiewe terugvoer en negatiewe terugvoer. (3) 7.6 Verwys na FIGUUR 7.6 hieronder. +Vcc VIN = 0,7 V + Uitset - -Vcc Rf = 170 kΩ RIN = 10 kΩ 0V FIGUUR 7.6: OP-VERSTERKER Bereken die: 7.6.1 Uitsetspanning van die versterker (3) 7.6.2 Spanningswins van die versterker (3) 7.7 Noem TWEE toepassings van 'n omkeer operasionele versterker ('inverting op amp'). (2) 7.8 Gee EEN toepassing van 'n monostabiele multivibrator. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 13 DBE/November 2017 NSS 7.9 Verduidelik die grootste verskil tussen 'n monostabiele multivibrator en 'n bistabiele multivibrator. (4) 7.10 Teken die insetgolfvorme hieronder in die ANTWOORDEBOEK oor en direk daaronder, op dieselfde y-as, teken die uitsetgolfvorme van die geïdentifiseerde kringe. 7.10.1 INTEGREERDER-OP-VERSTERKER VUIT FIGUUR 7.10.1: INSETGOLFVORM VIR INTEGREERDER-OP- VERSTERKER (3) 7.10.2 OMKEERVERGELYKER-OP-VERSTERKER VVERW VUIT FIGUUR 7.10.2: INSETGOLFVORM VIR OMKEERVERGELYKER- OP-VERSTERKER (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 14 DBE/November 2017 NSS 7.10.3 OMKEER-SCHMIDT-SNELLER-OP-VERSTERKER +V Boonste Upport drempel- Threshold spanning Voltage 00V Input Signal Insetsein Onderste Lower threshold drempel- voltage spanning -V +VCC Output Uitset- 00 V Voltage spanning - VCC FIGUUR 7.10.3: INSETGOLFVORM VIR OMKEER- SCHMIDT-SNELLER-OP-VERSTERKER (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 15 DBE/November 2017 NSS 7.11 Teken die insetgolfvorme van 'n omkeer-sommeer-op-versterker in FIGUUR 7.11 hieronder in die ANTWOORDEBOEK oor en direk daaronder, op dieselfde y-as, teken die uitsetgolfvorm. VUIT FIGUUR 7.11: INSETGOLFVORME VAN 'N OMKEER-SOMMEER- OP-VERSTERKER (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie 16 DBE/November 2017 NSS 7.12 Verwys na FIGUUR 7.12 hieronder. 'n Insetspanning van 5 V word voorsien aan die inset van 'n omkeer- versterkerkring met 'n insetweerstand van 20 kΩ en 'n terugvoerweerstand van 200 kΩ. Die versterkerkring is aan 'n gesplete kragbron verbind. Rf = 200 kΩ RIN = 20 kΩ VUIT FIGUUR 7.12: OMKEER-OP-VERSTERKER Bereken die: 7.12.1 Uitsetspanning van die versterker (3) 7.12.2 Wins van die versterker (3) 7.13 Noem EEN toepassing van 'n Schmidt-sneller. (1) 7.14 'n Hartley-ossillator bestaan uit twee induktors met 'n totale induktansie van 27 mH en 'n kapasitor van 47 µF. Bereken die resonante frekwensie van die ossillator. Gegee: L T = 27 mH C T = 47 µF (3) 7.15 'n RC-faseverskuiwingsossillator gebruik drie RC-netwerke. Neem aan dat die weerstandswaarde en kapasitorwaarde dieselfde is. Die waardes van die weerstande is 25 kΩ elk en die waardes van die kapasitors is 45 pF elk. Bereken die resonante frekwensie van die ossillator. Gegee: R = 25 kΩ C = 45 pF (3) [50] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie DBE/November 2017 NSS FORMULEBLAD DRIEFASE-WS-OPWEKKING RLC-KRINGE Ster X L = 2π fL VL = 3 × VF IL = IF 1 en Xc = VF = IF × Z F 2πfC 1 Fo = Delta 2π LC VL = VF en IL = 3 × IF Serie VF = IF × Z F IT = IR = IC = IL Drywing Z = R 2 + (XL − X C ) 2 P = 3 × VL × IL × Cos θ × η S (Pskyn ) = 3 × VL × IL VL = I × X L Q (PR ) = 3 × VL × IL × Sin θ VC = I × X C Wattmeter-metode VT = I × Z PT = P1 + ....PN N = getal wattmeters DRIEFASETRANSFORMATORS VT = VR + (VL − VC ) 2 2 Ster VT IT = Z VL = 3 × VF IL = IF R en Cos θ = Z Delta VR Cos θ = VT VL = VF en IL = 3 × IF X L X C VL VC 1 L Drywing Q= = = = = Z Z VS VS R C P = 3 × VL × IL × Cos θ × η Parallel S = 3 × VL × IL VT = VR = VC = VL P VR Cos θ = IR = S R Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie DBE/November 2017 NSS VC IC = Q (PR ) = 3 × VL × IL × Sin θ XC VF(P) NP IF(S) VL = = IL = VF(S) NS IF(P) XL DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS IT = IR + (IL − IC ) 2 2 Ster I Cos θ = R VL = 3 × VF en IL = IF IT X L X C VL VC 1 L Delta Q= = = = = Z Z VS VS R C IL = 3 × IF VL = VF VERSTERKERS en Omkeerversterker Drywing VUIT R  Wins A V = = − f  P = 3 × VL × IL × Cos θ VIN  RIN  R  VUIT = − f  VIN S (Pskyn ) = 3 × VL × IL  RIN  Q (PR ) = 3 × VL × IL × Sin θ Nie-omkeerversterker V Rf Wins A V = UIT = 1 + PIN − verliese VIN RIN Rendement (η ) = PIN T = 5RC Spoed 1 fr = 60 × f n S − nR 2π LC nS = Glip = p en nS  Rf  VUIT =  1+ V nR = n S (1 − S )  RIN  IN   1 fr = 2πRC 2 × N N = getal RC-fases Sommeerversterker VUIT = −( V1 + V2 + V3 + ...VN ) Kopiereg voorbehou