ZAKRES ZAGADNIEŃ BĘDĄCYCH PRZEDMIOTEM EGZAMINU

ZAKRES ZAGADNIEŃ BĘDĄCYCH PRZEDMIOTEM
EGZAMINU DYPLOMOWEGO (INŻYNIERSKIEGO) W KATEDRZE ELEKTROTECHNIKI
TEORETYCZNEJ I METROLOGII DLA KIERUNKU ELEKTROTECHNIKA
(STUDIA STACJONARNE I NIESTACJONARNE ZAOCZNE)
I. ELEKTROTECHNIKA TEORETYCZNA
1. Podaj definicję mocy chwilowej, czynnej , biernej i pozornej w obwodach jednofazowych prądów
sinusoidalnie zmiennych. Wyjaśnij sens fizyczny poszczególnych pojęć oraz podaj jednostki w jakich są
wyrażane. Omów związki matematyczne między wskazanymi mocami.
2. Wyjaśnij jakie warunki muszą być spełnione aby uzyskać dopasowanie odbiornika do źródła ze względu
na moc czynną oraz na moc pozorną. Wyjaśnij czym charakteryzuje się ten stan pracy układu.
3. Wyjaśnij jakie warunki muszą być spełnione, żeby w obwodzie zachodził rezonans napięć / prądów. Podaj
w jaki sposób można określić częstotliwość rezonansową układu przy założeniu że znamy konfigurację
układu i wartości elementów.
4. Omów zjawiska elektryczne występujące w szeregowym obwodzie RLC przy zmianie częstotliwości: f<fr,
f=fr, f>fr. W tym celu należy wyprowadzić i wykorzystać charakterystyki częstotliwościowe |I(f)|, |UL(f)|,
|UC(f)|.
5. Podaj definicję i sens fizyczny wartości skutecznej sygnału oraz wartości średniej sygnału. Podaj
zależności, które można stosować przy obliczeniu wartości skutecznej dla przebiegów odkształconych
okresowych:
a) w sposób dokładny,
b) w sposób przybliżony (na podstawie szeregu Fouriera).
6. Dany jest układ trójfazowy czteroprzewodowy, ze stratnym przewodem neutralnym (R0). Do
symetrycznego źródła podłączono niesymetryczny odbiornik skojarzony w gwiazdę. Wyjaśnij w jaki
sposób można określić rozpływ prądów, spadki napięć na poszczególnych fazach odbiornika oraz moc
odbiornika. Narysuj wykres wektorowy napięć i prądów.
7. Podaj i objaśnij schemat zastępczy linii przesyłowej prądu przemiennego i wyjaśnij od czego zależy strata
prądu i strata napięcia w linii. Czy możliwy jest przypadek, żeby mimo stratności linii napięcie na jej
wyjściu było większe niż na wejściu.
8. Określ przebieg prądu w szeregowym układzie RC po załączeniu w chwili t=0 źródła napięcia stałego o
wartości E. Podaj wartość stałej czasowej układu oraz czas po którym napięcie na zaciskach
kondensatora wzrośnie od 10% do 90% napięcia zasilania. W układzie występowały zerowe warunki
początkowe. Wartości rezystancji i pojemności określa komisja.
9. Na podstawie szeregu Fouriera podaj definicję i interpretację współczynnika zawartości harmonicznych
oraz współczynnika zniekształceń. Podaj wartości współczynników dla przebiegu sinusoidalnego o
częstotliwości podstawowej.
10. Podaj schemat zastępczy rzeczywistego kondensatora w zakresie niskich i średnich częstotliwości.
Wyjaśnij sens fizyczny poszczególnych elementów schematu i wyjaśnij co to jest kąt stratności
kondensatora. Naszkicuj i podaj interpretację charakterystyki prądowo-napięciowej i charakterystyki
częstotliwościowej.
11. Dany jest układ dwóch cewek powietrznych sprzężonych magnetycznie (transformator powietrzny).
Wyjaśnij jakie warunki muszą być spełnione i w jaki sposób może zaindukować się napięcie na zaciskach
1
uzwojenia wtórnego. Wyprowadź i omów zależność opisującą wartość napięcia, które zaindukuje się na
zaciskach uzwojenia wtórnego w stanie jałowym i przy obciążeniu Z.
12. Dany jest szeregowy układ RL załączony w chwili t=0 do źródła napięcia sinusoidalnie zmiennego.
Wyznacz zależności i naszkicuj przebiegi prądu w gałęzi przy założeniu występowania zerowych
warunków początkowych. Omów przebiegi prądu w układzie. Na tej podstawie wskaż potencjalne
niebezpieczeństwa związane z załączaniem tego typu układów.
II. ELEKTROTECHNIKA OGÓLNA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom elektroenergetycznym.
Dobór urządzeń elektrycznych ze względu na pracę długotrwałą i warunki zwarciowe.
Sterowanie mocą i częstotliwością w systemach elektroenergetycznych.
Samoczynne wyłączanie zasilania w sieci TN i TT.
Zasada działania zabezpieczenia różnicowo-wzdłużnego.
Rola transformatorów w systemie elektroenergetycznym.
Regulacja napięcia w sieci elektroenergetycznej.
Kompensacja mocy biernej w systemach elektroenergetycznych.
Rozdzielnice wnętrzowe i napowietrzne w systemach elektroenergetycznych.
Schemat zastępczy i równania transformatora.
Grupy połączeń transformatorów 3-fazowych.
Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej (asynchronicznej).
Charakterystyki mechaniczne maszyn asynchronicznych.
Rodzaje maszyn prądu stałego.
Charakterystyki mechaniczne silników prądu stałego.
Charakterystyki zewnętrzne (U-I) prądnic prądu stałego.
Rodzaje maszyn synchronicznych.
Współpraca generatora synchronicznego z siecią elektroenergetyczną.
III. MIERNICTWO WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH
1.
2.
3.
4.
5.
Podać definicję mezurandu wraz z przykładami
Wyjaśnij pojęcie przedziału niepewności wyniku pomiaru
Podać zasadniczą różnicę między metodą kompensacyjną i podstawieniową.
Wyjaśnij na dowolnym przykładzie pojęcie trasabilności.
Wyjaśnić pojęcie błędu granicznego na przykładach: miernika analogowego o klasie dokładności 0,5 oraz
źródła napięcia 10 V o niepewności 100ppm (p=0,95).
6. Obliczyć błąd graniczny amperomierza cyfrowego (3,5 cyfry), którym wykonano jeden pomiar na zakresie
200mA. Wg danych producenta błąd podstawowy wynosi ±(0,5%rdg+4D). Założyć nominalne warunki
pomiaru.
7. Objaśnić metodę techniczną pomiaru impedancji (na przykładzie). Wymienić główne źródła błędów.
8. Na dowolnym przykładzie omówić sposób zamiany sygnału analogowego w sygnał cyfrowy.
9. Narysować charakterystykę przetwarzania układu jak na rys. 1, przy zmianach Rx w zakresie <Rw , 2Rw>.
10. Wyjaśnić potrzebę istnienia i sposób podłączenia 2 par zacisków opornika wzorcowego.
11. Podać wynik pomiaru wraz z jego niepewnością jeżeli woltomierzem cyfrowym (3,5 cyfry) wykonano w
krótkich odstępach czasu 5 pomiarów napięcia na zakresie 20V, a błąd graniczny przyrządu wynosi
±(25ppm of rdg + 10ppm of range). Wyniki 5 pomiarów napięcia należy podać samodzielnie.
2
Kondycjonowanie rezystancji
1.
1. Układ
Układ ze
ze źródłem
źródłem prądowym
prądowym
2.
2. Dzielnik
Dzielnik napięcia
napięcia
3.
Rys. 3.
1.
Mostek
Mostek niezrównoważony
niezrównoważony
R
Rxx
U xx  U 00
1
Rww
 U 00
R
Rww  Rxx
1  xx
Rww
U
Uxx
U
U00
R
Rww
12. W przetworniku ADC o rozdzielczości 12 bitów i zakresie wejściowym 0 – 5 V podać w V rozdzielczość
napięcia wyjściowego. Jaka liczba reprezentować będzie napięcie wejściowe 3,125 V?
13. W pewnym eksperymencie zmierzono napięcie i prąd na impedancji po 5 razy i uzyskano następujące
wyniki:
U
I
15,32 V
155 mA
15,20 V
159 mA
15,86 V
149 mA
14,85 V
150 mA
15,00 V
155 mA
Błąd graniczny pomiaru napięcia ΔgrU=(1%rdg+4D), błąd graniczny pomiaru prądu ΔgrI=(5%rdg+10D).
Obliczyć wartość modułu impedancji i podać niepewność wyniku pomiaru.
14. Woltomierzem o zakresie 750 V, liczbie działek 75 i klasie dokładności 0,5 wykonano w krótkich
odstępach czasu pomiary wartości tego samego napięcia i uzyskano 5 różnych wyników. Obliczyć i
napisać wynik pomiaru wraz z jego niepewnością. Wyniki 5 pomiarów napięcia należy podać
samodzielnie.
IV. INFORMATYKA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Konwersje pomiędzy systemami liczbowymi.
Podstawowe operacje w algebrze Boole’a.
Architektura von Neumana i harwardzka systemów komputerowych.
Opisz podstawowe funkcje i zadania systemu operacyjnego.
Definicja algorytmu komputerowego, sposoby przedstawiania algorytmów.
Ogólna struktura programu w języku C.
Podstawowe typy zmiennych w języku C.
Metody całkowania numerycznego.
Metody numeryczne rozwiązywania liniowych układów równań.
3