Electrical Technology Grade 12 NSC November 2021 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com GRAAD 12 NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT S GRAAD 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS NOVEMBER 2021 PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 17 bladsye en 'n 2 bladsy-formuleblad. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 2 DBE/November 2021 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 numering 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 antwoord 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/November 2021 NSS VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskillende 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, bv. 1.16 E. 1.1 Kies die korrekte voorbeeld van 'n onveilige toestand wat waarskynlik skade aan eiendom of 'n besering kan veroorsaak: A Hardloop in die werkswinkel B Mors vloeistof of olie sonder om dit skoon te maak C Foutiewe gereedskap of toerusting D Oorbelasting van elektriese sokke wanneer baie toestelle verbind word (1) 1.2 'n RLC-seriekring is oorwegend induktief wanneer ... A XC > XL B XL > XC C XL = XC D VC > V L (1) 1.3 Die fasehoek van 'n oorwegend kapasitiewe RLC-seriekring is ... A voorlopend. B nalopend. C in fase. D nul. (1) 1.4 Die ... van 'n resonante kringbaan is die mate van hoe goed dit op 'n reeks frekwensies reageer. A geleiding B verplasingsfaktor C resonansiefrekwensie D selektiwiteit (1) 1.5 Die standaard- internasionale fasevolgorde vir 'n driefasestelsel is … A rooi, geel, blou. B rooi, blou, geel. C blou, geel, rooi. D geel, blou, rooi. (1) 1.6 Die fasehoek tussen enige twee fases van 'n gebalanseerde driefasestelsel is … A 150 grade. B 180 grade. C 120 grade. D 90 grade. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 4 DBE/November 2021 NSS 1.7 'n Meetinstrument wat gebruik word om elektriese energie te meet, word 'n … genoem. A wattmeter. B kWh-meter. C arbeidsfaktormeter. D voltmeter. (1) 1.8 'n Verhogingstransformator word gebruik om die … A drywing te verhoog. B drywing te verlaag. C stroom te verhoog. D spanning te verhoog. (1) 1.9 In driefasetransformators vind die oordrag van elektriese energie vanaf die primêre winding na die sekondêre winding deur … plaas. A wedersydse induksie B selfinduksie C elektriese verbinding D sentrifugale krag (1) 1.10 Watter EEN van die volgende hou verband met 'n meganiese inspeksie van 'n driefasemotor? A Isolasieweerstandstoets tussen die spoele en aarde B Isolasieweerstandstoets tussen spoele C Kontinuïteitstoets van die statorwikkelinge D Stator moet vir krake nagegaan word (1) 1.11 Die funksie van 'n oorbelastingspoel in die beheerkring van 'n motoraansitter is om … A die motor aan te skakel. B die beheerkring te deaktiveer en die hoofstroomkring te isoleer wanneer oormatige stroom deur die motor vloei. C te voorkom dat die kringbaan na 'n kragonderbreking outomaties aanskakel. D as 'n uithoukontak op te tree. (1) 1.12 Die rotasiespoed van die magnetiese veld in die statorwikkelings word … genoem. A rotorspoed B glipspoed C sinchrone spoed D rendementspoed (1) 1.13 Die chronologiese werksvolgorde vir die skandeersiklus van 'n PLB is … A skandeer insette, bywerking van uitsette, verwerking van insette. B bywerking van uitsette, skandeer insette, verwerking van insette. C verwerking van insette, skandeer insette, bywerking van uitsette. D skandeer insette, verwerking van insette, bywerking van uitsette. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 5 DBE/November 2021 NSS 1.14 'n Halfgeleiertoestel wat lig gebruik om 'n elektriese sein tussen twee elektries geïsoleerde kringe te koppel, word 'n … genoem. A optiese koppelstuk B relê C transformator D induktiewe nabyheidsensor (1) 1.15 Die doel van die gelykrigterstadium van 'n verstelbare spoedbeheerder is om … A WS na GS om te skakel. B rimpelspanning af te vlak. C GS na WS om te skakel. D die elektriese lading te stoor. (1) [15] VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 Noem TWEE funksies van 'n gesondheid- en veiligheidsverteenwoordiger. (2) 2.2 Gee TWEE voorbeelde van menseregte in die werkplek. (2) 2.3 Onderskei tussen 'n onveilige handeling en 'n onveilige toestand. (2) 2.4 Risiko-analise kan in verskillende kategorieë verdeel word. Noem EEN kategorie. (1) 2.5 Definieer gevaar met verwysing na die Wet op Beroepsgesondheid en Veiligheid, 1993 (Wet 85 van 1993). (2) 2.6 Noem EEN persoonlikebeskerming-item wat jy sal gebruik wanneer jy 'n stroombord (PCB) ets. (1) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 6 DBE/November 2021 NSS VRAAG 3: RLC-KRINGE 3.1 Definieer kapasitiewe reaktansie met verwysing na RLC-kringe. (2) 3.2 Noem die faseverwantskap tussen die stroom en spanning in 'n suiwer induktiewe WS-kring. (1) 3.3 Verwys na FIGUUR 3.3 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. XL = 150 Ω XC = 120 Ω R = 60 Ω 110 V/60 Hz FIGUUR 3.3: RLC-SERIEKRING Gegee: R = 60 Ω XC = 120 Ω XL = 150 Ω VT = 110 V f = 60 Hz 3.3.1 Bereken die induktansie van die induktor. (3) 3.3.2 Bereken die impedansie van die kring. (3) 3.3.3 Bereken die drywingsfaktor. (3) 3.3.4 Noem DRIE toestande wat sal ontstaan indien die drywingsfaktor in 'n RLC-seriekring eenheidswaarde bereik. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 7 DBE/November 2021 NSS 3.4 Verwys na FIGUUR 3.4 A en FIGUUR 3.4 B hieronder om die vrae wat volg, te beantwoord. WS C L R FIGUUR 3.4 A: PARALLELRESONANSIEKRING f XL XC IXL IXC (Hz) (Ω) (Ω) µA µA 200 250 4 000 2,0 0,125 400 500 2 000 1,0 0,25 600 750 1 333 0,66 0,33 800 1 000 1 000 0,5 0,5 1 000 1 250 800 0,4 0,625 1 200 1 500 666 0,33 0,75 1 600 2 000 500 0,25 1,00 FIGUUR 3.4 B: DATA VAN DIE RLC-PARALLELKRING 3.4.1 Bepaal die resonansiefrekwensie in FIGUUR 3.4 B. (1) 3.4.2 Vergelyk die waardes van die induktiewe reaktansie en kapasitiewe reaktansie wanneer die frekwensie van 200 Hz na 1 600 Hz toeneem. (2) 3.4.3 Bereken die spanningsval oor die induktor as die frekwensie 600 Hz is. (3) 3.4.4 Bereken die waarde van die kapasitor deur die reaktansiewaarde by 600 Hz te gebruik. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 8 DBE/November 2021 NSS 3.5 Verwys na FIGUUR 3.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. XL= 50 Ω R = 20 Ω XC = 50 Ω 220 V WS FIGUUR 3.5: RLC-SERIEKRING 3.5.1 Bereken die totale stroomvloei deur die kringbaan. (3) 3.5.2 Bereken die spanningsval oor die induktor. (3) 3.5.3 Bereken die Q-faktor van die kringbaan. (3) 3.5.4 Verduidelik waarom die fasehoek van die kringbaan in FIGUUR 3.5 nul sal wees. (2) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 9 DBE/November 2021 NSS VRAAG 4: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 4.1 FIGUUR 4.1 hieronder is 'n blokdiagram van die nasionale kragnetwerk. Beantwoord die vrae wat volg. A B C 380 V/230 V 22 kV 11 kV Transformator 1 Transformator 2 Transformator 3 Verhoging Verlaging Verlaging FIGUUR 4.1: NASIONALE KRAGNETWERK 4.1.1 Noem die prosesse by A, B en C. (3) 4.1.2 Teken die spanningsgolfvorme wat by A opgewek word. (4) 4.1.3 Verduidelik waarom Transformator 1 'n verhogingstransformator is. (2) 4.1.4 Bepaal die tipe verbinding wat op die sekondêre wikkelings van Transformator 3 gebruik word en motiveer jou antwoord. (2) 4.2 'n Deltaverbinde driefasestelsel trek 'n lynstroom van 15 A en 'n lynspanning van 380 V. Dit werk teen 'n arbeidsfaktor van 0,9 nalopend. Beantwoord die vrae wat volg. Gegee: IL = 15 A VL = 380 V cos θ = 0,9 Bereken die: 4.2.1 Fasestroom (3) 4.2.2 Skyndrywing (3) 4.2.3 Fasehoek (3) 4.2.4 Reaktiewe drywing (3) 4.3 Noem TWEE voordele van arbeidsfaktorverbetering vir die verbruiker. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 10 DBE/November 2021 NSS 4.4 FIGUUR 4.4 hieronder toon 'n analoog-arbeidsfaktormeter. Beantwoord die vrae wat volg. Ind. 0,5 0,7 Cos θ 0,9 1 0,9 0,7 0,5 Kap. FIGUUR 4.4: ARBEIDSFAKTORMETER 4.4.1 Toon die lesing 'n voorlopende of nalopende arbeidsfaktor? (1) 4.4.2 Noem die oorsaak van hierdie tipe lesing. (1) 4.4.3 Noem hoe die meterlesing nader aan eenheidsfaktor gebring kan word. (1) 4.5 Verwys na FIGUUR 4.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. L1 N P1 =250 W L2 P2 = 460 W L3 FIGUUR 4.5: DRIEFASELAS 4.5.1 Bereken die totale drywing van die las. (3) 4.5.2 Noem TWEE hoeveelhede, buiten drywing, wat bepaal kan word deur die tweewattmetermetode te gebruik. (2) 4.5.3 Verduidelik waarom die tweewattmetermetode bo die driewattmeter- metode verkies word. (2) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 11 DBE/November 2021 NSS VRAAG 5: DRIEFASETRANSFORMATORS 5.1 FIGUUR 5.1 hieronder toon 'n driefasetransformator. Beantwoord die vrae wat volg. B A Spoele Waaier Verkoeler ¶ FIGUUR 5.1: DRIEFASETRANSFORMATOR 5.1.1 Benoem onderdele A en B. (2) 5.1.2 Noem TWEE moontlike afkoelingsmetodes van hierdie transformator. (2) 5.1.3 Maak 'n lys van DRIE beskermingstoestelle wat in driefase- transformators gebruik word. (3) 5.1.4 Beskryf die werking van 'n verlagingstransformator. (5) 5.2 Noem TWEE fisiese eienskappe van 'n driefase- manteltipe transformator. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 12 DBE/November 2021 NSS 5.3 FIGUUR 5.3 hieronder toon 'n driefasetransformator. Beantwoord die vrae wat volg. PUIT = 450 kW IL1 = 40 A N1 : N2 VL1 = 22 kV VL2 = 7,7 kV N LAS FIGUUR 5.3: DRIEFASETRANSFORMATOR Gegee: VL1 = 22 kV VL2 = 7,7 kV IL1 = 40 A PUIT = 450 kW 5.3.1 Identifiseer die konfigurasie van die driefasetransformator in FIGUUR 5.3. (1) Bereken die: 5.3.2 Sekondêre fasespanning (3) 5.3.3 Transformatorverhouding (3) 5.3.4 Skyndrywing (3) 5.3.5 Rendement indien die koperverliese 1 kW en die kernverliese 500 W is (3) 5.3.6 Arbeidsfaktor (3) [30] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 13 DBE/November 2021 NSS VRAAG 6: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 6.1 Verwys na FIGUUR 6.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. As Entplaat Statorspoele Waaierlemme Entplaat FIGUUR 6.1: UITSKUIFAANSIG VAN 'N DRIEFASEMOTOR 6.1.1 Benoem onderdele A, B en C. (3) 6.1.2 Verduidelik hoe 'n roterende magneetveld in die statorspoele geskep word. (3) 6.1.3 Noem TWEE gebruike van kourotorinduksiemotors. (2) 6.1.4 Noem TWEE bydraende faktore wat die rotasiespoed in 'n driefase- induksiemotor bepaal. (2) 6.2 Verwys na FIGUUR 6.2 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. Kragdrade aan die toevoer verbind. L1 L3 L2 U1 V1 W1 E Verbindings- plate W2 U2 V2 FIGUUR 6.2: VERBINDING VAN 'N DRIEFASEMOTOR 6.2.1 Is hierdie motor in ster of in delta verbind? (1) 6.2.2 Noem hoe die draairigting van hierdie motor verander kan word. (1) 6.2.3 Noem TWEE belangrike prosedures om te volg voordat die isolasieweerstand van die motor in FIGUUR 6.2 getoets word. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 14 DBE/November 2021 NSS 6.3 'n Sterverbinde driefasemotor met vier poolpare per fase trek 'n lynstroom van 6 A wanneer dit aan 'n 380 V/50 Hz-toevoer verbind word. Die arbeidsfaktor is 0,85 en die rendement is 90%. Gegee: p = 4 IL = 6A VL = 380 V f = 50 Hz cos θ = 0,85 η = 90% Bereken die: 6.3.1 Sinchrone spoed (3) 6.3.2 Persentasie glip indien die rotorspoed 700 r/min is (3) 6.3.3 Uitsetdrywing (3) 6.4 Verwys na FIGUUR 6.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. L O/B1 O/B2 STOP HK1 N/O2 AANSIT 1 AANSIT 2 HK1 HK2 N/O1 N/O1 HK1 HK2 N FIGUUR 6.4: HAND- SEKWENSIËLE AANSITTER 6.4.1 Noem die komponent wat voorkom dat HK1 outomaties bekrag wanneer die krag ná 'n kragonderbreking herstel word. (1) 6.4.2 Noem die funksie van HK1 N/O2. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 15 DBE/November 2021 NSS 6.4.3 Verduidelik die doel daarvan om O/B1 en O/B2 in serie met die toevoer te bedraad. (2) 6.4.4 Verduidelik die werking van die kring. (5) 6.4.5 Verduidelik hoe die kringwerking beïnvloed sal word indien kontak HK2 N/O1 foutief en permanent toe is. (2) [35] VRAAG 7: PROGRAMMEERBARE LOGIKABEHEERDERS (PLB's) 7.1 Verwys na die hardeware van 'n PLB en beantwoord die vrae wat volg. 7.1.1 Noem TWEE tipes hardewaremodules wat in 'n PLB gebruik word, behalwe die SVE. (2) 7.1.2 Noem DRIE funksies van die sentrale verwerkingseenheid (SVE). (3) 7.1.3 Noem die komponent wat gebruik word om die las van 'n PLB te skakel. (1) 7.2 Verduidelik die term skandeertyd met verwysing na die skandeersiklus van die PLB. (2) 7.3 Verduidelik die term sagteware met verwysing na die PLB. (3) 7.4 Verwys na sensors as insettoestelle van 'n PLB en beantwoord die vrae wat volg. 7.4.1 Definieer die term sensor. (2) 7.4.2 Maak 'n lys van DRIE tipes sensors, behalwe die oorbelastingsensor. Onsensitiewe Filament rigting Sensitiewe rigting Soldeerpunte FIGUUR 7.4.3: OORBELASTINGSENSOR (3) 7.4.3 Verduidelik waarom die oorbelastingsensor in FIGUUR 7.4.3 aan 'n analooginset op 'n PLB verbind word. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 16 DBE/November 2021 NSS 7.5 FIGUUR 7.5 hieronder toon 'n beheerkring van 'n vorentoe-agtertoe-aansitter. Teken die PLB-leerlogikaprogram wat dieselfde funksie in 'n PLB-stelsel sal verrig. L O/B N/T STOP AANSIT AANSIT VORENTOE AGTERTOE HK1 HK2 N/O N/O HK2N/T HK1N/T HK1 HK2 VORENTOE AGTERTOE N FIGUUR 7.5: BEHEERKRING VAN 'N VORENTOE-AGTERTOE-AANSITTER (10) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 17 DBE/November 2021 NSS 7.6 FIGUUR 7.6 hieronder toon die verskillende stadiums in 'n verstelbare spoedbeheerder. Beantwoord die vrae wat volg. PWM-uitset Driefase-WS-toevoer Motor WS-na-GS- Filter A omsetter FIGUUR 7.6: VERSTELBARESPOEDBEHEERDER-STADIUMS 7.6.1 Identifiseer stadium A. (1) 7.6.2 Noem 'n halfgeleierkomponent wat die skakelaars wat by A gebruik word, kan vervang. (1) 7.6.3 Noem TWEE voordele van die gebruik van verstelbare spoedbeheerders. (2) 7.6.4 Beskryf vektorbeheerders as 'n metode van spoedbeheer. (3) 7.7 Verduidelik die proses van regeneratiewe remming in 'n VSB-stelsel wanneer die momentum van 'n las die motor begin aandryf. (3) 7.8 Noem die komponent wat gebruik word om die oortollige energie gedurende die proses van regeneratiewe remming te verkwis. (1) [40] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/November 2021 NSS FORMULEBLAD RLC-KRINGE DRIEFASE-WS-OPWEKKING P  V  I  cos θ STER XL  2 fL VL  3  VF 1 VF  IF  ZF XC  2 fC IL  IF 1 f f fr  OF fr  1 2 DELTA 2 LC 2 f VL  VF BW  r OF BW  f2  f1 Q VF  IF  ZF SERIE IL  3  IF VR  I R DRYWING VL  I XL VC  I XC S (Pskyn )  3  VL  IL VT Q (Pr )  3  VL  IL  Sin θ IT  OF IT  IR  IC  IL Z P  3  VL  IL Cos θ P Z  R 2  X L  X C  Cos θ  2 S VT  VR  VL  VC  2 2 OF VT = I Z RENDEMENT R VR uisetdrywing Cos θ  OF Cos θ  η= × 100 Z VT insetdrywing XL XC VL VC 1 L Q     TWEEWATTMETERMETODE R R VT VT R C PARALLEL PT  P1  P2 VT  VR  VL  VC VT P - P  IR  tan θ  3  1 2  R  P1  P2  VT IC  DRIEWATTMETERMETODE XC V IL  T PT  P1  P2  P3 XL IT  IR  IL  IC  2 2 VT Z IT I Cos θ  R IT R R I I 1 L Q   L  C  X L X C IT IT R C Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/November 2021 NSS DRIEFASETRANSFORMATORS DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS STER STER VL  3  VF en IL  IF VL  3  VF en IL  IF DELTA DELTA IL  3  IF en VL  VF IL  3  IF en VL  VF DRYWING DRYWING S (Pskyn )  3  VL  IL S (Pskyn )  3  VL  IL Q (Pr )  3  VL  IL  Sin θ Q (Pr )  3  VL  IL  Sin θ P  3  VL  IL Cos θ P 3  VL  IL Cos θ P = 3 × VL × IL × Cosθ × η P Cos θ  P S Cos θ  S RENDEMENT Vf(1) N I f(2)  1  Vf(2) N 2 I f(1) uitsetdrywing η= × 100 insetdrywing N1 60 × f Transformatorverhouding: TR  ns = N2 p PUIT n s - nr η  100 % glip   100 PUIT  koperverliese  kernverliese ns n s  nr Per eenheid glip  ns Glip  n s  nr Kopiereg voorbehou