Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 3 - Sinusgrößen und komplex… · Abitur Hessen Elektrotechnik LK 2022
Thema: Sinusgrößen und komplexe Wechselstromrechnung · Aus der Prüfung LK (2022)
Aufgabenstellung
Um den Betriebsdruck in der Hydraulikpumpe des Schrankenantriebs variabel anpassen zu können, kann der Hydraulikpumpenmotor über einen drehzahlvariablen Antrieb gesteuert werden. Eingesetzt wird dort ein Frequenzumrichter, der die Motorspannung und Motorfrequenz variabel und annähernd proportional einstellen kann.
Ein solcher Frequenzumrichter arbeitet oftmals nach dem Prinzip der sinusbewerteten Pulsweitenmodulation. Dieses Prinzip ist in Material 5 veranschaulicht.
Der Frequenzumrichter bildet dazu aus geschalteten Rechteck-Spannungs-Zeit-Flächen einer geglätteten Gleichspannung die Spannungs-Zeit-Fläche einer äquivalenten Sinuskurve nach.
Material 5: Prinzip einer sinusbewerteten Pulsweitenmodulation
Material 6: Geschaltete Rechteckspannung
Impulsdauer:
Impulse I, II, IV, V, VI, VII, IX, X =
Impulse III und VIII =
3.1
Material 6 zeigt ein prinzipielles Schaltmuster einer solchen geschalteten Rechteckspannung. Entwickeln Sie einen Berechnungsansatz für den Effektivwert der geschalteten Rechteckspannung. Berechnen Sie den Effektivwert. [10 BE]
3.2
Zeichnen Sie den quantitativen Kurvenverlauf über mindestens eine Periode einer äquivalenten sinusförmigen Wechselspannung mit gleicher Frequenz sowie gleichem Effektivwert in Bezug zu Material 6.
Dokumentieren Sie die notwendigen Berechnungsschritte zur Ermittlung des Kurvenverlaufs.
Hinweise: Der Kurvenverlauf ist so zu zeichnen, dass mindestens neun Kurvenpunkte nachvollziehbar im Kurvenverlauf gekennzeichnet werden. Wenn Sie den Effektivwert in Aufgabe 3.1 nicht berechnet haben, ist mit weiterzurechnen. [10 BE]

Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Entwickeln Sie einen Berechnungsansatz für den Effektivwert Ueff der geschalteten Rechteckspannung.
Lösung:
Berechnen Sie den Effektivwert.
Lösung: /
Dokumentieren Sie die notwendigen Berechnungsschritte zur Ermittlung des Kurvenverlaufs.
Lösung:
3.2 Zeichnen Sie den quantitativen Kurvenverlauf über mindestens eine Periode einer äquivalenten sinusförmigen Wechselspannung mit gleicher Frequenz sowie gleichem Effektivwert in Bezug zu Material 6.
Lösung: Der Sinusverlauf muss eine Periodendauer von (Nulldurchgänge bei , , ) und eine Amplitude von (bzw. bei Folgeberechnung mit ) aufweisen. Mindestens 9 Kurvenpunkte müssen im Kurvenverlauf nachvollziehbar gekennzeichnet sein.
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