Electrical Technology Grade 12 NSC November 2020 Memo (Afr)

Downloaded from hlayiso.com SENIOR SERTIFIKAAT/ NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS NOVEMBER 2020 NASIENRIGLYNE PUNTE: 200 Hierdie nasienriglyne bestaan uit 16 bladsye. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 2 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne INSTRUKSIES AAN NASIENERS 1. Alle vrae met meervoudige antwoorde veronderstel dat enige relevante, aanvaarbare antwoord oorweeg moet word. 2. Berekeninge: 2.1 Alle berekeninge moet formules toon. 2.2 Vervanging van waardes moet korrek gedoen wees. 2.3 Alle antwoorde MOET die korrekte eenheid bevat om oorweeg te word. 2.4 Alternatiewe metodes moet oorweeg word, met die voorwaarde dat die korrekte antwoord verkry is. 2.5 Wanneer 'n verkeerde antwoord in 'n daaropvolgende berekening gebruik word, sal die aanvanklike antwoord as verkeerd beskou word. Indien die verkeerde antwoord egter daarna korrek toegepas word, moet die nasiener die antwoord weer uitwerk met die verkeerde waardes. Indien die kandidaat die aanvanklike verkeerde antwoord daaropvolgend korrek toegepas het, moet die kandidaat volpunte vir die daaropvolgende korrekte berekeninge kry. 3. Hierdie nasienriglyne is slegs 'n gids met modelantwoorde. Alternatiewe vertolkings moet oorweeg word en op meriete nagesien word. Hierdie beginsel moet konsekwent tydens die nasiensessie by ALLE nasiensentrums toegepas word. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 3 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne VRAAG 1: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 1.1 Enige artikel of deel daarvan wat vervaardig, voorsien of geïnstalleer  is in die belang van die gesondheid of veiligheid van enige persoon. (2) 1.2 Jou reg tot billike arbeidspraktyke.  Jou reg om redelike ure te werk. Jou reg om aan 'n vakbond te behoort. Jou reg om 'n menswaardige loon te verdien. Jou reg om nie teen gediskrimineer te word nie. (1) 1.3  Indien iemand sterf.   'n Ernstige voorval.   Die gesondheid of veiligheid van enige persoon bedreig was. (2) 1.4  Die werknemer te ontslaan sonder die nodige prosedure.   Die vlak van die werknemer se loon te verminder sonder die nodige prosesse.   Die bedinge voorwaardes van sy/haar diens te verander na beding of voorwaardes wat vir hom/haar minder gunstig is.   Teistering, verbale mishandeling  Verander posisie in verhouding tot ander mense  Behandel onregverdig weens ras LET WEL: As 'n leerder slegs 'n skending van regte noem, word 1 punt toegeken. Duplikaat melding van regte word nie toegeken nie. (3) 1.5 Tydens 'n noodgeval moet dit gedruk kan word en sodoende alle elektriese toevoer na alle elektriese toerusting onmiddellik breek  wat dit sal stop en die werkswinkel sodoende beveilig. (2) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 4 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne VRAAG 2: RLC-KRINGE 2.1.1 Indien VX vir VR met 35º naloop. VR= 20 V º θ = 35   VX=30 V (2) 2.1.2 Die spannings verteenwoordig 'n RC-kringbaan  omrede VR en IT altyd in fase is en VX vir VR naloop met 35°. Omdat VR en IT in fase is en VX 35° nalopend tov VR is. Dit bewys dat die kring oorwegend kapasitief is aangesien IT voorlopend is tov VX. (2) 2.2 2.2.1 XL  2  π  f  L    2  π  60  20  10 3   7,54 Ω (3) XL = XL = XL = 7,54 Ω 2.2.2 VC  I  X C    6,5  25   162,5 V (3) 2.2.3 Die spanning is nalopend,  omdat die kapasitiewe reaktansie groter as die induktiewe reaktansie is (VC is groter as VL).  (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 5 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 2.2.4  VL VR  IT θ  VX = VC - VL VX VT   VC LET WEL: 5 punte, 1 punt vir elke korrekte byskrif waarvan VL, VC en VR as korrek MOET benoem en geplaas word. (5) 2.3 2.3.1 Fasordiagram van 'n parallelle  RLC-kringbaan tydens resonansie.  (2) 2.3.2 Die spanning word as verwysing gebruik, omdat die spanningsvalle oor komponente in 'n parallelle kringbaan dieselfde is.  (1) OF Die aangewende spanning oor al die komponente is dieselfde. 2.3.3 Die impedansie is maksimum  en die stroomvloei is minimum  in 'n parallel resonante kringbaan. (2) OF Die verband tussen impedansie en stroom in 'n parallelle RLC- stroombaan is omgekeerd eweredig. 2.4 2.4.1 1  fr  2π LC 1   2  3,142 300  10 3  150  10 6  23,73 Hz  (3) 2.4.2 1 L  Q  R C 1 300  10 3    20 150  10 6  2,24  (3) OF As kandidate XL of Xc bereken, kan hulle die volgende formules gebruik: ( )( ) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 6 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne Q= Q= Q= Q= Q = 2,24 Q = 2,24 2.4.3 Z  20 Ω  Z  R tydens resonansie  (2) 2.4.4 1  C 4  π  L  fr 2 2 1   4  9,87  300  10 3  4  106  2,111 10 8 F  21,11 nF  (3) OF 1 Vir resonansie. Bereken eers XL C 2π fr 2  L en dan sedert XL = XC 1  2  3,14  20002  300  103 ( )( )  2,113  108 F  21,13 nF ( )( ) 2.5. 2.5.1 Q1  (1) 2.5.2 Neem die waardes vanaf die grafiek na waar f 1 = 30000 Hz en f2 = 35000 Hz die volgende afgelei kan word. f f  fr  1 2 2 30000  35000  .  2  32500 Hz   32,5 kHz (3) LET WEL: As die kandidaat die waarde 32,5 kHz direk uit die grafiek aflei, word volle punte toegeken. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 7 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 2.5.3 Deur die bandwydte van die grafiek afgelei word as 35 kHz - 30 kHz kan die berekening as volge gedoen word: BW  f2 - f1 f BW  r en BW  (f2 - f1 )  35000 - 30000 Q  5000 Hz f (f2 - f1 )  r f Q BW  r fr Q Q f OF (f2 - f1 ) Q r  BW 32500  32500  (35000 - 30000)  5000  6,5  6,5  (3) [40] VRAAG 3: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 3.1 3.1.1 Reaktiewe drywing is die drywing in 'n WS-kringbaan wanneer die stroom uit fase met die spanning  is as gevolg van die kapasitiewe/induktiewe las.  Reaktiewe drywing is die drywing wat verlore gaan en nie gebruik word om werk op die las te verrig nie. (2) LET WEL: As slegs die formula verduidelik of geskryf word, word slegs 1 punt toegeken. 3.1.2 Rendement is die persentasie verhouding  van die uitsetdrywing tot die insetdrywing.  (2) LET WEL: As slegs die formula verduidelik of geskryf word, word slegs 1 punt toegeken. 3.2 VL  VF  3  380  3  219, 39 V  (3) 3.3 3.3.1  Die las sal meer stroom vanaf die toevoer trek.   Groot kabels word benodig om die stroom te hanteer.   Onderhoudskostes sal toeneem.   Meer hitte sal in die kabels opgewek word.  (4) 3.3.2  Om drywingsfaktor verbetering kapasitors parallel aan die las te koppel.   Gebruik sinchrone motors in parallel met die las.   Maak gebruik van fasevoorskuiwers.   Verstelbare spoedbeheer  Sagte aansitters (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 8 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 3.4 Kilo-watt-uurmeter/Energiemeter  (1) 3.5 3.5.1 √  √   (3) 3.5.2 VL  VF   380 V  VF ZF  IF  380   30  12,67 Ω  (5) As kandidate VF korrek vervang as 380 V, moet twee addisionele punte toegeken word aan die berekening van 3 punte. 3.5.3 P  3  VL  IL  Cos θ   3  380  52  0,9   30,8 kW  (3) 3.6    (3) 3.7 'n Wattmeter word gebruik om die insetdrywing/uitsetdrywing  in 'n WS-stelsel te meet. Enige aanvaarbare toepassing wat 'n wattmeter gebruik om die kragverbruik aan te dui. (1) [30] VRAAG 4: DRIEFASETRANSFORMATORS 4.1  'n Verhogingstransformator word gebruik om die wisselspanning  van 'n lae waarde na 'n hoër waarde te verhoog.   'n Verhogingstransformator kompenseer vir verliese in transmissie lyne. (2) 4.2  Oorbelasting.   Onvoldoende ventilasie.   Onvoldoende olie.  (3) 4.3  Natuurlike Olie, Geforseerde Lug.   Natuurlike Olie, Natuurlike Lug.   Geforseerde Olie, Geforseerde Lug.  Geforseerde Olie, Geforseerde Water. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 9 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 4.4  Temperatuur styg   Isolasie sal onklaar raak (beskadig)   Kortsluitings  Gasvorming as gevolg van die olie wat afbreek.  Ontploffing. (2) 4.5 Indien die las toeneem sal die sekondêre stroom toeneem  wat lei tot 'n toename in die primêre stroom.  Hierdie toename is as gevolg van die groter magneetveld wat deur die hoër stroomvloei geskep word. (2) 4.6 Delta – ster  Ster – delta  Ster – ster Delta – delta Verhogings transformator Verlagingstransformator Isolasie transformator (2) 4.7  Oorstroombeskermingsrelê   Gebalanseerde aardfoutrelê   Beperkte aardfoutrelê  Bystandsaardfoutrelê  Bucholtz-relê  Sekerings  Stroombrekers (2) 4. 8 Kern  Spoel  Vloed  (3) KERN-TIPE DRIEFASETRANSFORMATOR-KONSTRUKSIE Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 10 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 4.9  Maak seker dat die toevoer afgeskakel is voordat die transformator gekoppel word.   Moet nooit aan elektriese geleiers of terminale op 'n bekragte transformator met jou kaal hande raak nie.  Dra veiligheidsuitrusting (PPE)  Wees versigtig vir die sekondêre terminale van 'n lewendige oopkring transformator.  Gebruik kort geleiers en maak seker dat hulle stewig vas is.  Moet nie die kringbaan aanskakel voordat dit nie getoets is nie. (1) 4.10 4.10.1 PUIT = 200000× 0,85   = 170 kW PUIT η=  PIN 170000  = 171800 = 98,95%  (5) OF Indien die leerder die insetdrywing bereken het deur van die gegewe lynstroom gebruik te maak, sal die volgende berekeninge aanvaar word: √ √ ( )( ) W 4.10.2 Vf(1) TR   Vf(2)  11000  219,39  50 : 1  (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 11 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 4.10.3 S IL(2)   3  VL(2) 200000   3  380  303,86 A  (3) OF ( ) √ = √ = 303,86 A [30] VRAAG 5: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 5.1  Maak seker dat die boute wat die motor aan die raam heg stewig vas is.   Maak seker dat die entplate stewig vas is.   Gaan die laers na vir gladde rotasie.   Gaan die beweging van die as na.  Gaan die raam van die motor na vir krake. (3) 5.2  Dit is goedkoper en sterker.   Dit het 'n effens hoër rendement en drywingsfaktor.   Hierdie motors is bestand teen ontploffing, omdat die risiko van vonking geëlimineer is deur die afwesigheid van sleepringe en borsels.  (3)  Verminderde onderhou omdat daar geen borsels is nie. 5.3. 5.3.1 Sekwensiële motoraansitter  sonder 'n tydskakelaar. (1) LET WEL: Hierdie kan nie 'n vorentoe-agter aansitter wees nie omdat daar geen uitsluitskakeling is nie. 5.3.2 (a) Die doel van die stop knop is om die toevoer  van die beheerkring te ontkoppel  en sodoende beide motors af te skakel. (2) (b) Die doel van HK1 (N/O1) is om stroomvloei in die parallelle kringbaan  toe te laat  nadat die aansitknop gelos is.  (3) Dit is die inhoukontak (slegs 1 punt) 5.3.3  Wanneer aansitknop 1 gedruk word vloei stroom deur die stopknop en O/B1.   HK1 (Motor1) word bekrag.   HK1NO1 en HK1NO2 maak toe.   Motor 1 sal begin loop.   Wanneer aansitknop 2 gedruk word sal HK2 (Motor 2) bekrag word en inhou kontak HK2NO1 toemaak en motor 2 aangeskakel hou.   Die twee motors sal afsonderlik aan wees.  (6) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 12 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 5.4 5.4.1 60  f ns   p 60  50   6  500 opm (rpm)  (3) 5.4.2 n r  n s (1  S)   500  (1  0,05)   475 opm(rpm)  (3) LET WEL: As die kandidaat 5% van die sinchrone snelheid bereken het as 0,05 x 500 = 25 rpm kan die volgende geld: S = ns – nr Nr = Ns – glip(omwentelings) Nr = 500 – 25 Nr = 475 r.p.m 5.5 5.5.1 P IL   3  VL  Cos θ 18000   3  380  0,8  34,18 A  (3) 5.5.2 Pskyn  3  VL  IL   3  380  34,18   22,5 kVA  (3) OF [30] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 13 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne VRAAG 6: PROGRAMMEERBARE LOGIKABEHEERDERS (PLB's) 6.1 6.1.1 Hardeware verwys na al die fisiese dele en komponente van die toestel (bv. SVE) wat mens kan 'voel en sien'.  (2) 6.1.2 Sagteware verwys na die masjientaal (bv. Windows, sagteware programme) wat op 'n rekenaar geïnstalleer is of in 'n PLB se beheerprogram geskryf is.  Dit is 'n voorskrif van die wisselwerking  van die inset en uitset hardeware.  (3) 6.1.3 'n Opto-koppelaar is 'n halfgeleier toestel wat lig  (bv. Lug Uitgewende Diode) gebruik om 'n elektriese sein tussen twee stroombane of elemente  van 'n kring oor te dra, terwyl hulle elektries geïsoleer is van mekaar.  (3) 6.2 Insetmodule Uitsetmodule  Kragbron Sentrale verwerkerseenheid (Mikroverwerker) (3) 6.3  Toevoerlyne na die PLB moet met 'n sekering of 'n stroombreker geïnstalleer word.  (beskerming)  Maak seker dat alle verbindings veilig en korrek is voordat die stelsel aangeskakel word.   Alle kabels moet van die korrekte dravermoë wees.   Moet nie lae spanning kommunikasiekabels naby wisselstroom kabels plaas nie.  Maak seker dat alle verbindingskroewe veilig en korrek is en nie te styf vasgedraai is nie. (3) 6.4 6.4.1 A   =1 Q B A Q B LET WEL: Een punt vir die insette Een punt vir die logika funksie (2) LET WEL: Sien eksamen instruksie 6.4.2 (a) 0  (b) 1  (c) 1  (d) 0  (4) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 14 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 6.5 Die induktiewe nabyheidsensor word gebruik in:  Die tel van metaalvoorwerpe   Posisionering van metaalvoorwerpe  Die teenwoordigheid van metaalvoorwerpe en of dit ysterhoudend of nie- ysterhoudend is bepaal. (1) 6.6 6.6.1 'n AAN-vertragingstydskakelaar Afgevuurde aflosrelê (Siemens) (1) 6.6.2  Wanneer drukknop (I1) gedruk word, word die tydskakelaar bekrag.  Die normaal toe kontak van die tydskakelaar sal oopmaak  (TD).  Die uitset (Q ) sal in 'n lae toestand wees.  (AF)  Die uitset bly in daardie toestand vir 15 sekondes.  Wanneer die tydskakelaar TD deurgetel het sal dit weer tot laag daal.   Kontakte TD sal toe maak (omgekeerde inset) en Q sal na 'n hoog gaan tot die tydskakelaar TD weer herstel word deur I1.  (5) 6.7 Die kringbaan sal nie grendel wanneer die aansitknop gelos word nie.  (1) 6.8 6.8.1 Die "Rooi Lamp" sal AAN wees.  Die "Groen Lamp" sal AF wees. (2) 6.8.2 Die funksie van die HK (kontaktorspoel) is om die kontakte oop en toe te maak sodra dit bekrag word. (bv. HK/NO1 en HK/NO2 sal toemaak en HK/NT1 sal oopmaak). OF Die doel van die HK (kontaktorspoel) is om die kern wat aan die kontakte gekoppel is te magnetiseer. Die kern is aan die kontakte verbind. Wanneer die kern beweeg, sluit die kontakte. Wanneer die spoel nie meer gemagnetiseer is nie sal 'n spoelveer weer die kontakte oopmaak. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 15 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 6.8.3     O/B STOP AANSIT HK  HK/NO1 Rooi  HK/NT  Lamp Groen HK/NO2   Lamp OF     O/B STOP AANSIT HK  HK/NO1 Rooi  HK/NT  Lamp Groen MC/NO2   Lamp (9) FIGUUR 6.8: LEERLOGIKADIAGRAM Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 16 DBE/November 2020 SS/NSS – Nasienriglyne 6.9  Wanneer 'n driefase-WS aan die inseteenheid gekoppel word sal die WS na GS omgeskakel word deur die gelykrigterdiodes.   Die GS golfvorme bevat rimpelspanning,   Die GS met rimpelspanning word deur filterkapasitors afgevlak.   Die GS-spanning word dan terug na WS-spanning omgeskakel  [deur die bipolêre transistors met geïsoleerde hekke (IGBT)].  Met 'n veranderde frekwensie deur skakelaarkringe word spoedbeheer bewerkstellig. LET WEL: Wanneer die volgende antwoord gegee word, word 2 punte toegeken. Wanneer 'n driefasige of enkelfasige toevoer aan 'n VSD gekoppel word, sal die stroombaan die frekwensie van die uitset-wisselstroomsein wat aan die motor verskaf word, verhoog of verlaag. (5) 6.10 WS sinchrone motor met 'n permanente magneetstator.  WS sinchrone motor met borsels of borselloos.  (2) 6.11 6.11.1 Puls A het 'n korter aantyd  en Puls B het 'n langer aantyd.  (2) 6.11.2 Hoe groter die pulswydte,  hoe hoër die gemiddelde spanning. (2) 6.12  Die installering van die stelsel moet deur gekwalifiseerde en ervare geregistreerde tegnici gedoen word.   Onnodige verliese moet uitgeskakel word, soos lang kabels.   Oorweeg 'n motor met hoë rendement.   Bofrekwensies (harmoniese frekwensies) moet uitgeskakel word of tot 'n minimum beperk word. Oorweeg die installering veiligheid instruksies. (3) 6.13 6.13.1 Remeenheid  (1) 6.13.2 Remweerstand  (1) 6.14  Wanneer die las afwaarts beweeg, hou die motor die afwaartse versnelling van die las terug,   Wat oortollige energie veroorsaak deur induksie  Hierdie energie word teruggevoer in die sisteem waar dit gestoor word of as hitte deur die remweerstand verkwis word as dit oortollig is.  (3) [60] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou