Electrical Technology Grade 12 NSC November 2023 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS NOVEMBER 2023 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 2023 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 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 2023 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 tot 1.15) in die ANTWOORDEBOEK neer, bv. 1.16 D. 1.1 Die volgende kan as gevaarlike praktyke beskou word: A Die gebruik (of misbruik) van kraggereedskap B Die verkeerde gebruik en hantering van handgereedskap C Die etsing van gedrukte stroomborde D Al die bogenoemde (1) 1.2 … is die verwysingswaarde in 'n parallelle RLC-kring. A Stroom B Weerstand C Reaktansie D Spanning (1) 1.3 Die reaktansie van 'n … moet gelyk wees vir 'n kring om te resoneer. A weerstand en 'n induktor B weerstand en 'n kapasitor C kapasitor en 'n induktor D omskakelaar en 'n kapasitor (1) 1.4 Die volgende toestand is algemeen vir beide serie- en parallelresonansie: A Die impedansie is minimum. B Die stroom is maksimum. C Die bandwydte word deur die kwaliteitsfaktor beïnvloed. D Die Q-faktor hang van spanningsversterking af. (1) 1.5 Die spanning wat by kragstasies in Suid-Afrika opgewek word, word tot … verhoog vir transmissie oor lang afstande. A 22 kV B 40 kV C 110 kV D 220 kV (1) 1.6 … bepaal hoeveel elektrisiteit regoor Suid-Afrika opgewek moet word. A Munisipaliteite B Substasies C Beheersentra D Intermediêre substasies (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 4 DBE/November 2023 NSS 1.7 'n … dui aan of 'n las meer induktief of meer kapasitief is. A Wattmeter B Arbeidsfaktormeter C Kilowatt-uur-meter D Voltmeter (1) 1.8 In 'n driefase- kerntipe transformator … A verberg die kern die grootste gedeelte van die wikkelinge. B is die kern deur die wikkelinge omhul. C is die wikkelinge deur die kern omhul. D het die kern 5 bene. (1) 1.9 Wanneer 'n las gekoppel word, is die primêre fasestroom van 'n verlagingstransformator … die sekondêre fasestroom. A hoër as B gelyk aan C laer as D √ keer (1) 1.10 Wanneer 'n induksiemotor aangeskakel word, is die glip … soos wat die motor spoed optel. A minimum en neem toe B eksponensieel toenemend C maksimum en neem af D aanhoudend konstant (1) 1.11 … is skakelaars wat elektromagneties werk en 'n veilige en maklike manier vir die verbinding en onderbreking van kringe bied. A Sleutelskakelaars B Stopknoppies C Aansitknoppies D Kontaktors (1) 1.12 'n Outomatiese ster-delta-motoraansitter verminder die aansitstroom deur die … A spanning oor die motorspoele na fasespanning te verminder. B spanning oor die motorspoele by lynspanning te hou. C spanning oor die motorspoele tot √ keer die lynspanning te verhoog. D lynstroom te verdeel. (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 5 DBE/November 2023 NSS 1.13 'n Halfgeleiertoestel wat lig gebruik om 'n sein te stuur tussen twee kringe wat elektries geïsoleer is, word 'n … genoem. A skakelaar B sensor C optiese koppelstuk D vervormingsmeter (1) 1.14 Die … word gebruik om van oortollige regeneratiewe energie ontslae te raak, met verwysing na VSB. A filter B omkeerder C omsetter D remweerstand (1) 1.15 'n Stelsel wat baie funksies digitaal uitvoer om die hoeveelheid bedrading in 'n motoraansitterkringbaan te verminder, word 'n … stelsel genoem. A sagbedrade B hardbedrade C dikbedrade D kompakbedrade (1) [15] VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 Noem TWEE voorvalle wat uit die bedrywighede van persone by die werkplek voortspruit, wat aan die gesondheids- en veiligheidsinspekteur gerapporteer moet word. (2) 2.2 Definieer die term gevaar met verwysing na die Wet op Beroepsgesondheid en Veiligheid, 1993 (Wet 85 van 1993). (2) 2.3 Verduidelik waarom die posisie van die noodhoofskakelaar vir die veiligheid in en om die werkswinkel belangrik is. (2) 2.4 Noem TWEE gevolge wat 'n derdegraadse brandwond op 'n mens se liggaam het. (2) 2.5 Noem TWEE eerstehulpstappe wat gedoen moet word nadat 'n persoon deur 'n elektriese stroom geskok is. (2) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 6 DBE/November 2023 NSS VRAAG 3: RLC-KRINGE 3.1 Noem die verwantskap tussen induktiewe reaktansie en frekwensie. (1) 3.2 Verwys na FIGUUR 3.2 hieronder en noem die faseverhouding tussen die stroom- en spanningsgolfvorme. +V V I 0 90º 180º 270º 360º t -V FIGUUR 3.2: STROOM- EN SPANNINGSGOLFVORME (1) 3.3 FIGUUR 3.3 hieronder toon 'n RLC-seriekring wat uit 'n weerstand van 6 Ω, 'n induktor met 'n induktansie van 0,02 H en 'n kapasitor met 'n kapasitansie van 80 µF bestaan, wat almal aan 'n wisselstroomtoevoer van 100 V/100 Hz verbind is. L = 0,02 H C = 80 µF R=6Ω VR = 63,42 V VL = 132,86 V VC = 210,24 V IT = 10,57 A VT = 100 V/100 Hz FIGUUR 3.3: RLC-SERIEKRING Gegee: R = 6Ω L = 0,02 H C = 80 µF VR = 63,42 V VC = 210,24 V VL = 132,86 V VT = 100 V IT = 10,57 A f = 100 Hz Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 7 DBE/November 2023 NSS 3.3.1 Noem of die toevoerstroom vir die toevoerspanning voorlopend of nalopend is. Motiveer jou antwoord. (2) 3.3.2 Teken die fasordiagram van die kringdiagram in FIGUUR 3.3 in die ANTWOORDEBOEK oor en voltooi hierdie fasordiagram. VL = 132,86 V IT = 10,57 A VR = 63,42 V VC = 210,24 V FIGUUR 3.3.2: FASORDIAGRAM (4) 3.3.3 Bewys dat die resultaat van VR, VL en VC gelyk is aan die toevoerspanning. (3) 3.3.4 Bereken die frekwensie waarteen die kring sal resoneer. (3) 3.4 Verwys na FIGUUR 3.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. 3A R C 5A L 5A IT VT FIGUUR 3.4: KRINGDIAGRAM 3.4.1 Bereken die totale stroom van die kring. (3) 3.4.2 Bereken die fasehoek. (3) 3.4.3 Teken 'n volledig benoemde fasordiagram vir die kring in FIGUUR 3.4 hierbo in die ANTWOORDEBOEK. (4) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 8 DBE/November 2023 NSS 3.5 'n Seriekring bestaan uit 'n weerstand van 30 ohm, 'n induktor met 'n induktansie van 10 mH en 'n kapasitor met 'n kapasitiewe reaktansie van 300 ohm. Hierdie kombinasie is aan 'n wisselstroomtoevoer van 30 V verbind en resoneer teen 'n frekwensie van 4,77 kHz. L = 10 mH R = 30 Ω XC = 300 Ω VR VC VL IT = 1 A 30 V/fr = 4,77 kHz FIGUUR 3.5: RESONANTE RLC-SERIEKRING Gegee: R = 0Ω Xc = 00 Ω L = 10 mH VT = 30 V fr = 4,77 kHz IT = 1A 3.5.1 Bereken die Q-faktor van die kring. (3) 3.5.2 Bereken die bandwydte van die kring. (3) 3.5.3 Bereken die spanningsval oor die induktor. (3) 3.5.4 Verduidelik waarom die spanning oor die induktor groter as die waarde van die toevoerspanning is. (2) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 9 DBE/November 2023 NSS VRAAG 4: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 4.1 Verduidelik die volgende terme met verwysing na driefasestelsels: 4.1.1 Rendement (2) 4.1.2 Arbeidsfaktorverbetering (2) 4.2 Noem TWEE voordele van arbeidsfaktorverbetering vir die verskaffer. (2) 4.3 Onderskei tussen kragtransmissie en kragverspreiding. (4) 4.4 'n Alternator verskaf krag aan 'n driefase- deltaverbinde las teen 400 V. Die uitsetdrywing is 5 kW met 'n arbeidsfaktor van 0,85. Gegee: VL = 400 V P = 5 kW af = 0,85 Bereken die: 4.4.1 Lynstroom (3) 4.4.2 Skyndrywing (3) 4.4.3 Reaktiewe drywing (5) 4.4.4 Teken 'n fasordiagram van die stelsel wat die korrekte fasevolgorde van lynspannings en die hoek tussen spannings aandui. (5) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 10 DBE/November 2023 NSS 4.5 FIGUUR 4.5 hieronder toon die diagram van 'n analoog-wattmeter wat aan 'n fase van 'n driefase- sterverbinde stelsel gekoppel is. Beantwoord die vrae wat volg. SKAAL W A1 ISPOEL A2 A VSPOEL TOEVOER RS LAS B C D FIGUUR 4.5: ANALOOG-WATTMETER 4.5.1 Noem TWEE metodes wat gebruik word om die totale drywing van 'n driefasestelsel te meet. (2) 4.5.2 Benoem die terminale by A en B. (2) 4.5.3 Onderskei tussen 'n wattmeter en 'n kilowatt-uur-meter. (3) 4.6 Verduidelik wat 'n lesing van 0,9 op 'n arbeidsfaktormeter beteken met verwysing na die volgende: 4.6.1 Die las (1) 4.6.2 Die toevoer (1) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 11 DBE/November 2023 NSS VRAAG 5: DRIEFASETRANSFORMATORS 5.1 Noem TWEE onderdele van die verkoelingstelsel in driefasetransformators. (2) 5.2 Noem die tipe verlies wat die grootste bydrae tot hitte in driefase- transformators lewer. (1) 5.3 Noem EEN toepassing van 'n ster-delta-transformator in 'n transmissie- netwerk. (1) 5.4 Verklaar hoe werwelstroomverliese in transformators verminder word. (1) 5.5 Verduidelik waarom hitte in transformators verlore moet gaan. (2) 5.6 Noem die verkoelingsmetode wat vir baie groot transformators van etlike honderde MVA (megavolt-ampère) verkies word. (1) 5.7 Noem die funksie van die Buchholz-relê in 'n transformator. (1) 5.8 'n 100 kVA driefase- delta-ster-transformator met 'n transformatorverhouding van 48 : 1 lewer krag aan 'n industriële las. Die primêre lynspanning is 11 kV en die totale verliese in die transformator word as 5 kW gegee. Die las werk teen 'n arbeidsfaktor van 0,9. Gegee: S = 100 kVA TR = 48 : 1 VL1 = 11 000 V Verliese = 5 kW af = 0,9 Bereken die: 5.8.1 Primêre lynstroom (3) 5.8.2 Sekondêre fasespanning (3) 5.8.3 Aktiewe (ware) drywing (3) 5.8.4 Teken 'n diagrammatiese voorstelling van die transformatorspoele. (7) 5.8.5 Bepaal of dit 'n verlagings- of verhogingstransformator is. Motiveer jou antwoord. (2) 5.9 Verduidelik, met 'n rede, die verwantskap tussen spanning en stroom van 'n verlagingstransformator. (3) [30] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 12 DBE/November 2023 NSS VRAAG 6: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 6.1 Noem TWEE onderdele van 'n stator met verwysing na induksiemotors. (2) 6.2 FIGUUR 6.2 hieronder toon die naamplaat van 'n induksiemotor. Beantwoord die vrae wat volg. S/N MO85SA26Z V 400 V IVL 5A ƞ 85% P 2,5 kW ns n(vollas) 1 250 r/min f 50 Hz p 2 glip FIGUUR 6.2: NAAMPLAAT 6.2.1 Motiveer waarom hierdie naamplaat aan 'n driefasemotor behoort. (1) 6.2.2 Identifiseer die rendement van die motor. (1) 6.2.3 Bereken die sinchrone spoed van die motor. (3) 6.2.4 Bereken die glip in r/min. (3) 6.3 Verduidelik hoe drywing in 'n driefase-induksiemotor vanaf die stator na die rotor oorgedra word. (4) 6.4 FIGUUR 6.4 hieronder toon die spoed vs. wringkragkromme van 'n induksiemotor. Beantwoord die vrae wat volg. Wringkrag (Nm) Geklemde rotor/Aansit- A 200% Optrek- wringkrag wringkrag 100% Spoed (r/min) B Nullas- spoed FIGUUR 6.4: SPOED VS. WRINGKRAGKROMME Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 13 DBE/November 2023 NSS 6.4.1 Skryf die byskrifte vir A en B in die ANTWOORDEBOEK neer. (2) 6.4.2 Noem hoe die spoed en wringkrag van die motor in FIGUUR 6.4 beïnvloed word wanneer die las verby die vollaswaarde toeneem. (2) 6.4.3 Noem wanneer die motor wat in FIGUUR 6.4 verteenwoordig word, sal ophou werk. (1) 6.5 FIGUUR 6.5 hieronder toon die beheerkring van 'n vorentoe-agtertoe- motoraansitter. Beantwoord die vrae wat volg. L OB N/T STOP AANSIT AANSIT VORENTOE HK1 AGTERTOE HK2 N/O N/O HK2 B HK1 A N/T N/T HK1 HK2 VORENTOE AGTERTOE N FIGUUR 6.5: VORENTOE-AGTERTOE-BEHEERKRING 6.5.1 Noem die doel van kontakte A en B. (1) 6.5.2 Verduidelik die funksie van HK2N/O. (2) 6.5.3 Verduidelik hoe die werking van die kring beïnvloed sal word indien HK1N/O foutief raak en permanent toe is. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 14 DBE/November 2023 NSS 6.6 'n 5 kW driefase- deltaverbinde motor word aan 'n 400 V/50 Hz-toevoer gekoppel. Wanneer dit teen vollas werk, trek die motor 8,59 A vanaf die toevoer. Gegee: P = 5 kW VL = 400 V IL = 8,59 A Bereken die volgende: 6.6.1 Die fasestroom van die motor (3) 6.6.2 Die arbeidsfaktor van die motor (4) 6.6.3 Die uitsetdrywing indien die rendement van die motor 90% is (3) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 15 DBE/November 2023 NSS VRAAG 7: PROGRAMMEERBARE LOGIKABEHEERDERS (PLB's) 7.1 Verduidelik die voordele van PLB-stelsels met verwysing na die volgende: 7.1.1 Spasie (2) 7.1.2 Aanpasbaarheid (2) 7.2 FIGURE 7.2 hieronder toon die leerlogika van 'n logikahek. Beantwoord die vrae wat volg. A B Uitset FIGUUR 7.2: LEERLOGIKA 7.2.1 Noem die logikahek wat deur FIGUUR 7.2 hierbo verteenwoordig word. (1) 7.2.2 Teken die ekwivalente logikaheksimbool van FIGUUR 7.2 hierbo. (3) 7.2.3 FIGUUR 7.2.3 hieronder toon twee insettoestande van die kring in FIGUUR 7.2. Voltooi die waarheidstabel in FIGUUR 7.2.3 deur slegs die toestand van die uitset in die ANTWOORDEBOEK neer te skryf. A B UITSET 0 0 (W) 0 1 (X) FIGUUR 7.2.3: WAARHEIDSTABEL (2) 7.3 Verwys na insette op 'n PLB en beantwoord die vrae wat volg. 7.3.1 Noem die tipe nabyheidsensor wat gebruik maak van 'n elektro- statiese veld (e-veld) om nabyheid te bepaal. (1) 7.3.2 Verduidelik die doel van 'n ligsensor in 'n geoutomatiseerde motorhuisdeurstelsel. (2) 7.3.3 Verduidelik hoe 'n temperatuursensor gebruik word om te voorkom dat 'n mynboor breek. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 16 DBE/November 2023 NSS 7.4 Verwys na die uitsette van 'n PLB en beantwoord die vrae wat volg. 7.4.1 Noem die funksie van 'n tydskakelaar in PLB-stelsels. (2) 7.4.2 Verduidelik waarom kontaktors op die uitset van 'n PLB gebruik word wanneer dit hoëstroom-driefaselaste beheer. (2) 7.5 Verwys na FIGUUR 7.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. L O/B Stop- knoppie Aansit- HK/ HK/ HK/ knoppie NO1 NT NO2 Lamp Lamp HK (Rooi) (Groen) N FIGUUR 7.5: BEHEERKRING 7.5.1 Teken die PLB-leerlogikadiagram wat dieselfde funksie in 'n PLB- stelsel sal uitvoer. (9) 7.5.2 Noem die toestande van die rooi en groen lampe nadat die aansitknoppie gedruk en gelos word. (2) 7.5.3 Beskryf die funksie van die HK-kontaktor wat in serie met die aansitdrukknoppie verbind is. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels 17 DBE/November 2023 NSS 7.6 FIGUUR 7.6 hieronder toon die basiese blokdiagram van 'n verstelbare spoedbeheerder. Beantwoord die vrae wat volg. Verstelbare Spoedbeheerder D A B C Driefase- + toevoer Motor FIGUUR 7.6: VERSTELBARE SPOEDBEHEERDER 7.6.1 Noem die proses wat by C plaasvind om die uitset by D te lewer. (1) 7.6.2 Noem TWEE voorsorgmaatreëls wat by die toepassing van 'n verstelbare spoedbeheerder (VSB) in ag geneem moet word. (2) 7.6.3 Verduidelik die werkbeginsel van die VSB. (4) [40] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/November 2023 NSS FORMULEBLAD RLC-KRINGE DRIEFASE-WS-OPWEKKING os STER f √ f f f fr OF fr DELTA √ fr OF f f SERIE √ DRYWING S( skyn ) √ ( r) √ Sin OF √ os √ ( ) os S √ ( - ) OF RENDEMENT os OF os 00 √ TWEEWATTMETERMETODE PARALLEL tan √ ( ) DRIEWATTMETERMETODE √ ( ) os Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Elektriese Tegnologie: Kragstelsels DBE/November 2023 NSS DRIEFASETRANSFORMATORS DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS STER STER √ √ DELTA DELTA √ √ DRYWING DRYWING S( skyn ) √ S( skyn ) √ ( r) √ Sin ( r) √ Sin √ os √ os os √ os S os S Draaiverhouding RENDEMENT verliese 00 00 verliese 00 SPOED 60 f ns p ns nr er eenheid glip ns ns nr lip 00 ns nr ns ( glip) lip ns nr Kopiereg voorbehou