Electrical Technology Grade 12 Gauteng June 2025 Memo (Afr)

JUNIE EKSAMEN GRAAD 12 2025 NASIENRIGLYNE ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: KRAGSTELSELS 12 bladsye 1

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 INSTRUKSIES VIR NASIENERS 1. Alle vrae met veelvuldige 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 ʼn verkeerde antwoord in ʼn 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. 2.6 Nasieners moet in ag neem dat kandidate se antwoorde effens van die nasienriglyn kan afwyk, afhangende van hoe en waar in die berekening afronding gebruik is. 3. Hierdie nasienriglyne is slegs ʼn gids met modelantwoorde. 4. Alternatiewe interpretasies moet oorweeg en op meriete nagesien word. 2

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE 1.1 B (1) 1.2 C (1) 1.3 C (1) 1.4 C (1) 1.5 A (1) 1.6 A (1) 1.7 C (1) 1.8 B (1) 1.9 A (1) 1.10 C (1) 1.11 B (1) 1.12 C (1) 1.13 C (1) 1.14 A (1) 1.15 B (1) [15] VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 • Om verantwoordelike sorg te neem vir die gesondheid en veiligheid van hom/haarself en ander wat deur sy/haar dade beïnvloed kan word.  • Om saam met die werkgewer of enige ander persoon te werk om te verseker dat die vasgestelde pligte of vereistes uitgevoer of nagekom kan word.  • Voer enige wettige bevel uit wat aan hom opgedra is en gehoorsaam die gesondheids- en veiligheidsreëls en -prosedures wat deur sy werkgewer of enigiemand anders wat deur sy werkgewer daartoe gemagtig is, in die belang van gesondheid of veiligheid. • Indien enige situasie wat onveilig of ongesond is onder sy/haar aandag kom, so gou as moontlik aan sy/haar werkgewer rapporteer, of aan ʼn gesondheids- en veiligheidsverteenwoordiger wat dit aan die werkgewer moet oordra. • Indien hy/sy betrokke is by enige voorval wat sy/haar gesondheid kan beïnvloed of wat ʼn besering veroorsaak het, moet sodanige voorval so gou as moontlik aan sy/haar werkgewer of aan sy/haar gesondheids- en veiligheidsverteenwoordiger gerapporteer word, nie later as die einde van die spesifieke skof waartydens die voorval plaasgevind het nie. [ENIGE TWEE] (2) 3

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 2.2 Gesondheids- en veiligheidstoerusting beteken enige artikel of deel daarvan wat vervaardig, verskaf of geïnstalleer  word in belang van die gesondheid of veiligheid van enige persoon.  (2) 2.3 Dissipline  Spanwerk  Klem op kwaliteit / Nadruk op kwaliteit Integriteit Verantwoordelikheidsgevoel / Verantwoordelikheidsbesef [ENIGE TWEE] (2) 2.4 Gevaar beteken enigiets wat ʼn besering  aan ʼn persoon of skade aan eiendom kan veroorsaak.  (2) 2.5 Die hoofskakelaar behoort op sleutelplekke in die werkswinkel geïnstalleer te wees.  Wanneer dit gedruk word, skakel dit onmiddelik alle elektriese krag af wat die werkswinkel beveilig. OF In ʼn noodgeval kan dit gedruk word en sal dit onmiddellik alle elektriese krag na al die toerusting afsny, dit stop en sodoende die werkswinkel veilig maak. (2) [10] VRAAG 3: RLC-KRINGBANE 3.1 • Kapasitansie  • Frekwensie  (2) 3.2 Daar is ʼn 90 ° faseverskuiwing  tussen 𝑉𝐿 en 𝐼𝐿  waar 𝐼𝐿 𝑉𝐿 met 90° naloop. (2) 3.3 3.3.1 Die weerstand  wat die reaktiewe komponente in ʼn RLC-kring teen WS bied.  (2) 3.3.2 Die totale weerstand  teen WS-stroomvloei in ʼn RLC-kring. OF Impedansie is die verhouding van die toegepaste spanning tot die resulterende stroom in die stroombaan. (2) 3.4 Wanneer die spanning en stroom golfvorms op dieselfde tyd begin  en dieselfde frekwensie het  met ʼn zero fasehoek.  OF Wanneer enige golfvorms of elektriese hoeveelhede op dieselfde tyd begin, op dieselfde tyd hul piek bereik, op dieselfde tyd deur zero gaan en op dieselfde tyd eindig. (Die twee golfvorms dieselfde frekwensie het, selfs al verskil hul amplitudes) (3) 3.5 3.5.1 𝑋𝐿 = 2𝜋𝑓𝐿  𝑋𝐿 = 2𝜋(60)(200 х 10−3 )  (3) 4

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 𝑋𝐿 = 75,4 Ω  1 3.5.2 𝑋𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶  1 𝑋𝐶 = 2𝜋(60)(4 х 10−6 )  𝑋𝐶 = 663,15 Ω  (3) 3.5.3 𝑍 = √𝑅 2 + (𝑋𝐶 − 𝑋𝐿 )2  𝑍 = √(1 000)2 + (663,15 − 75,4)2  𝑍 = 1 159,94 Ω  (3) 3.5.4 𝑉 𝐼 = 𝑍𝑇  120 𝐼 = 1 159,94  𝐼 = 0,1 A  (3) 3.6 3.6.1 𝑉 𝐼𝐶 = 𝑋𝑐𝑇  120 𝐼𝐶 = 10  𝐼𝐶 = 12 A  (3) 3.6.2 𝐼𝑇 = √𝐼𝑅 2 + (𝐼𝐶 − 𝐼𝐿 )2  𝐼𝑇 = √132 + (12 − 4)2  𝐼𝑇 = 15,26 A  (3) 3.6.3 𝐶𝑜𝑠 𝜃 = 𝐼𝑅  𝐼 𝑇 13 𝐶𝑜𝑠 𝜃 = 15,26  𝐶𝑜𝑠 𝜃 = 0,85  (3) 3.6.4 Voorlopend , omdat die stroom deur die kapasitor groter is as die stroom deur die induktor.  (2) 3.7 3.7.1 𝑋𝐿 = 𝑋𝐶 𝑅 𝑄=  𝑋𝐿 6 000 𝑄 = 691,15  𝑄 = 8,68  (3) 3.7.2 𝐵𝑊 = 𝑄𝑟  𝑓 5 000 𝐵𝑊 = 8,68  𝐵𝑊 = 576,04 𝐻𝑧  (3) 5

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 3.7.3 1 𝑋𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶  1 𝐶 = 2𝜋𝑓𝑋 𝐶 1 𝐶 = 2𝜋(5 000)(691,15)  𝐶 = 460,55 х 10−6 F  𝐶 = 460,55 վF (3) 3.7.4 Selektiwiteit is die maatstaf van hoe goed resonante stroombaan op ʼn reeks frekwensies reageer  en ander uitsluit.  (2) [45] VRAAG 4: DRIEFASE-WS-OPWEKKING 4.1 Verminder maandelikse elektrisiteitsrekening.  Toerusting hou langer omdat minder hitte opgewek word.  Minder instandhouding van toerusting. Minder stroomgebruik. [ENIGE TWEE] (2) 4.2 ʼn Wattmeter is ʼn instrument om die elektriese krag wat deur ʼn las versprei word, te meet.  OF ʼn Wattmeter is ʼn elektrodinamiese instrument aangesien dit die krag meet wat deur die las verbruik word. Kilowatt-uurmeter (energiemeter) is ʼn instrument om ʼn hoeveelheid krag of energie wat oor ʼn tydperk verbruik word, te meet.  (2) 4.3 120o  (1) 4.4 4.4.1 Neutraal is die 4de draad in die 3-fase stelsel . Dit is waar die fases van ʼn sterverbinding bymekaar kom.  (2) 4.4.2 Drywingsfaktor is die verhouding  van die aktiewe tot die skyndrywing wat in ʼn WS-kring verbruik word.  OF Drywingsfaktor is die verhouding van die werklike drywing wat na die las vloei tot die skynbare drywing in die stroombaan. (2) 4.5 𝑉𝐿 = √3 𝑉𝐹  𝑉𝐿 𝑉𝐹 = √3 380 𝑉𝐹 =  √3 𝑉𝐹 = 219,39 𝑉  (3) 6

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 4.6 4.6.1 Na opwekking word die spannings verhoog tot tussen 220 kV en 765 kV.  Die elektrisiteit word oor lang afstande vervoer deur geleiers wat van aluminium gemaak is.  By die verspreidingstasies word die spanning verlaag voordat dit verder versprei word.  (3) 4.6.2 Wanneer die spoele van ʼn driefase-alternator in ster verbind word, word ʼn neutrale punt geskep  en beide lyn- sowel as fasespannings van verskillende waardes is beskikbaar.  Die neutrale punt kan geaard word. (2) 4.7 Die transmissiespanning is omgekeerd eweredig aan die stroom, dus deur die transmissiespanning te verhoog,  word die lynstroom  verminder en die koperverliese verminder. (2) 4.8 4.8.1 𝑉𝐿 = √3𝑉𝐹  𝑉 𝑉𝐹 = 𝐿 √3 380 𝑉𝐹 =  √3 𝑉𝐹 = 219,39 𝑉  (3) 4.8.2 𝑃 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝐶𝑜𝑠ø  𝑃 𝐼𝐿 = √3 𝑥 𝑉𝐿 𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝜃 10530 =  √3 𝑥 380 𝑥 0,8 = 19,99 𝐴 = 20 𝐴  (3) 4.8.3 𝐶𝑜𝑠 𝜃 = 0,8  𝜃 = 𝐶𝑜𝑠 −1 (0,8)  = 36,87°  (3) 4.9 4.9.1 Fasehoek.  Drywingsfaktor.  (2) 4.9.2 PT = P1 + P2  = 510 + 470  = 980 W  (3) 4.9.3 Die meters kan maklik aan die lyne gekoppel word.  Dieselfde verbinding word gebruik vir ster- of delta-gekoppelde laste.  Dit is ʼn meer ekonomiese metode om die las te meet. [ENIGE TWEE] (2) 7

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 4.10 (5) [40] VRAAG 5: DRIEFASE-TRANSFORMATORS 5.1 5.1.1 • Transformatordraaiverhouding  • Spanning  • Stroom  • Rendement • Grootte • Drywingsfaktor • Frekwensie [ENIGE DRIE] (3) 5.1.2 Ster  (1) 5.2 Natuurlike olie, Natuurlike lug (Oil Natural, Air Natural) (ONAN)  Natuurlike olie, Geforseerde lug (Oil Natural, Air Forced) (ONAF)  Geforseerde olie, Geforseerde lug (Oil Forced, Air Forced) (OFAF)  Geforseerde olie, Geforseerde water (Oil Forced, Water Forced) (OFWF) [ENIGE DRIE] (3) 5.3 Transformatorolie kan onvoldoende wees. Konstante oorbelasting.  Onvoldoende ventilasie. Transformatorolie kan onsuiwer wees as gevolg van karbonisering. [ENIGE TWEE] (2) 5.4 Transformators het geen bewegende dele nie  , gevolglik ontwikkel minder verliese  en lewer dit ʼn beter kraguitset.  Transformators het ʼn doeltreffende ontwerp. (3) 8

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 5.5 5.5.1 Dit is ʼn verlagingstransformator  (NP > NS) (1) 5.5.2 Die sekondêre windings van die transformator word in ster verbind  en skep sodoende ʼn neutrale punt  om enkelfase- en driefasestelsels te voorsien.  (3) 5.6 Wedersydse induksie is wanneer die magnetiese vloed van een spoel  die geleiers van ʼn aangrensende spoel sny  en ʼn EMF binne daardie spoel veroorsaak sonder om elektries gekoppel te wees.  (3) 5.7 5.7.1 𝑆 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿  𝑆 𝐼𝐿 = √3𝑉𝐿 100 000 =  √3 𝑥 10 000 = 5,77 𝐴  (3) 5.7.2 VF1 N1 =  VF2 N2 10 000 42 =  VF2 1 VF2 x 42 = 10 000 10 000 VF2 = 42 VF2 = 238,1 V (3) 5.8 5.8.1 VL2 VF2 =  √3 8660 =  √3 = 4999,85 V = 5 kV  (3) 5.8.2 VF1 TR =  VF2 25000 =  4999,85 = 5∶1 (3) 5.8.3 S = √3 x VL2 x IL2  = √3 x 8660 x 40  = 599982,4 VA = 600 kVA  (3) 9

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 5.8.4 PUIT η= x 100  PUIT + Koperverliese + kernverliese 450000 = x 100  450000 + 1000 + 500 450000 = x 100  451500 = 99,67 %  (3) 5.8.5 P Cos θ =  S 450000 =  599982,4 = 0,75  (3) [40] VRAAG 6: DRIEFASEMOTORS EN -AANSITTERS 6.1 • Kyk of daar enige speling op die skag is.  • Kyk of die as vrylik met die hand kan draai.  • Kyk of die laers glad werk as dit met die hand gedraai word.  • Kyk of daar oormatige smeermiddel en stof op die laers is. [ENIGE DRIE] (3) 6.2 • Hyskrane  • Vervoerbande  (2) 6.3 Om elektriese toerusting te beskerm √ teen skade tydens foutiewe bedryfstoestande en om die operateur van die toerusting te beskerm.  (2) 6.4 6.4.1 Sinchroniese spoed is die snelheid waarteen die magnetiese veld √ in die stator draai.  (2) 6.4.2 Rotorspoed is die snelheid waarteen die rotor draai  in die poging om die sinchrone spoed te bereik.  (2) 6.5 6.5.1 A. Motorraam  B. Verkoelingslemme  (2) 6.5.2 • In die statorwindings.  (1) 10

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 6.5.3 • Dit verminder magnetiese gebrom vir geruislose werking.  • Vermy die geneigdheid van  rotorstaaf om onder ʼn statortand vas te bly as gevolg van die magnetiese aantrekking tussen die twee. (“cogging” in Engels) • Dit vermeerder die effektiewe transformasieverhouding tussen stator en rotor. • Dit vermeerder rotorweerstand as gevolg van ietwat langer rotorstawe. • Dit vermeerder die glip vir ʼn gegewe wringkrag. [ENIGE EEN] (1) 6.6 6.6.1 Ja, die motor kan in Suid-Afrika gebruik word  omdat dit met ʼn toevoerspanning van 380 V en ʼn frekwensie van 50 Hz werk.  (2) 6.6.2 Die 30 kW dui op die aangewese uitsetkrag  wat die motor kan lewer om die las aan te dryf. (1) 6.7 Om die aansit- √ stroom van ʼn kourotormotor tydens aansit te beperk.  (2) 6.8 Die doel van die nulspanningspoel is om die toevoer na die kring te ontkoppel  in die geval van ʼn kragonderbreking.  Wanneer die krag weer aankom sal die stelsel af bly totdat dit weer aangeskakel word. (2) 6.9 6.9.1 𝑁𝑆 = 60 х 𝑓  𝑝 𝑁𝑆 х 𝑝 𝑓= 60 1 500 х 2 𝑓 = 60  𝑓 = 50 𝐻𝑧  𝑛𝑠 −𝑛𝑟 6.9.2 % 𝑔𝑙𝑖𝑝 = х 100  𝑛𝑠 1 500−1 400 % 𝑔𝑙𝑖𝑝 = 1 500 х 100  % 𝑔𝑙𝑖𝑝 = 6,67 %  (3) 6.10 6.10.1 𝑃𝑖𝑛 = √3𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝐶𝑜𝑠ø  𝑃 𝑉𝐿 = √3𝐼𝐿 𝐶𝑜𝑠ø 12 000 𝑉𝐿 =  √3(20,99)(0,8) 𝑉𝐿 = 412,59 𝑉  (3) 6.10.2 𝑃𝑈𝑖𝑡 = √3 𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝐶𝑜𝑠ø 𝜂  𝑃𝑈𝑖𝑡 = √3 (412,59)(20,99)(0,8)(0,9)  𝑃𝑈𝑖𝑡 = 10 800,01 𝑊  (3) 6.10.3 𝑄 = √3 𝑉𝐿 𝐼𝐿 𝑆𝑖𝑛ø  𝑄 = √3(412,59)(20,99) 𝑆𝑖𝑛(36,87)  𝑄 = 9 000,03 𝑉𝐴′𝑟  (3) 11

ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: NASIENRIGLYNE KRAGSTELSELS GR12 0625 6.11 6.11.1 A Aansitknop/Aansitter  B 𝐻𝐾2 𝑁/𝑂  C 𝐻𝐾2  (3) 6.11.2 Die 𝐻𝐾1 𝑁/𝑂1 hulpkontak (Inhou kontak) parallel oor die aansitknop/ aansitter ontbreek.  (1) 6.11.3 Die oomblik wat die aansitknop/aansitter gelos word sal 𝐻𝐾1 ontkrag  wat 𝐻𝐾1 𝑁/𝑂2 , oopmaak  en die parallelle gedeelte van die kringbaan ontkoppel  wat veroorsaak dat tydskakelaar 𝑇1 ,  nie bekrag word nie en dus ook nie 𝐻𝐾2 . (4) 6.11.4 Die 𝑁𝑇 tydreëlaar hou die sterkontaktor aangeskakel totdat die voorafbepaalde tyd bereik word, dan maak dit oop.  Na die voorafbepaalde tyd sluit die N/O-kontak en word die delta-kontaktor aangeskakel  (2) 6.11.5 Oorbeladingstelling = 125% х 𝑎𝑎𝑛𝑔𝑒𝑠𝑙𝑎𝑛𝑒 𝑠𝑡𝑟𝑜𝑜𝑚  Oorbeladingstelling = 1,25 (6)  Oorbeladingstelling = 7,5 A  (3) [50] TOTAAL: 200 12