VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Átírás

1 Villamosipar és elektronika ismeretek emelt szint 7 ÉETTSÉGI VIZSG 07. május 7. VILLMOSIP ÉS ELEKTONIK ISMEETEK EMELT SZINTŰ ÍÁSBELI VIZSG JVÍTÁSI-ÉTÉKELÉSI ÚTMUTTÓ EMBEI EŐFOÁSOK MINISZTÉIUM

2 Útmutató a vizsgázók teljesítményének értékeléséhez (az értékelő tanárok részére) z egyszerű, rövid feladatok és az összetett feladatok megoldásának értékelésénél kötelező a központilag összeállított javítási-értékelési útmutatónak való megfelelés. maximális pontszám csak akkor adható meg, ha a megoldás a mennyiségi szempontok mellett a minőségi szempontokat és a feladat megoldásának dokumentálására vonatkozó elvárásokat maradéktalanul kielégíti. feladatra (részfeladatra) adható maximális pontszámot csak akkor kaphatja meg a vizsgázó, ha a képletbe az adatokat szakszerűen behelyettesíti, és így számítja ki a végeredményt. végeredmény csak akkor fogadható el teljes pontszámmal, ha az eredmény számértéke és mértékegysége is kifogástalan. részkérdésekre adható legkisebb pontszám pont, tört pontszám nem adható. Összefüggő részkérdések esetén, ha hibás valamelyik részfeladat eredménye, akkor a hibás eredmény a következő részfeladatban (részfeladatokban) való felhasználása esetén a kifogástalan megoldásokra a feltüntetett pontokat kell adni. Pontlevonást eredményez, ha a továbbvitt részeredmény szakmailag egyértelműen lehetetlen, illetve extrém, vagy a felhasznált részeredmény csökkenti az utána következő részfeladat(ok) megoldásának bonyolultságát. z útmutatótól eltérő, de szakmailag jó megoldásokat is el kell fogadni a feltüntetett pontszámokkal. 7 írásbeli vizsga / május 7.

3 I. feladatlap Egyszerű, rövid feladatok Maximális pontszám: 40.) Töltse ki a táblázat üres celláit! táblázatban egy állandó értékű ohmos ellenálláson fellépő teljesítmény áramtól való függését kell kifejeznie. 3 pont I () 0,3 0,4 0,5 0,7 P (W) 0,9,6,5 4,9 0.) Határozza meg, mekkora áram folyik a 40 mm keresztmetszetű vezetősínben, ha az áramsűrűség J 5! pont mm I J 5 40mm 00 mm 3.) dott két ugyanolyan hosszúságú és keresztmetszetű vezeték. z egyik anyaga alumínium, a másiké réz. z alumíniumvezetéken átfolyó áramerősség Il = 300 m. Számítsa ki, mekkora erősségű áram folyik a rézvezetéken, ha a feszültségesés mindkét vezetéken ugyanakkora! 3 pont mm datok: mm l,9 0 Cu,75 0 m m I I Cu Cu Cu I Il l l Cu l Il Cu l l l Il Cu l - mm 300m,90 m - mm,750 m 497,4 m 4.) Három azonos értékű párhuzamosan kapcsolt ellenállás eredője e = kω. Milyen értékű egy-egy ellenállás? pont e 3 e 6 k 3 5.) Egy porszívó teljesítményfelvétele 800 W, hatásfoka 80%. Határozza meg, mekkora a gép hasznos teljesítménye! pont Ph 00% P P h ö P 00% ö 80% 00% 800W 640 W 7 írásbeli vizsga 3 / május 7.

4 6.) z alábbi kapcsolásban a műszer 0 V feszültséget mutat. z ellenálláson eső feszültség négyszerese az ellenálláson eső feszültségnek, az N értéke 300 Ω. Határozza meg az X ellenállás értékét! pont x N , k 7.) Határozza meg a 00 mh induktivitású tekercs reaktanciáját khz-es frekvencia esetén! pont X L f L 3,4 000 Hz 0, H 68 8.) Határozza meg egy Zener-dióda differenciális ellenállását a karakterisztika egyenesnek tekinthető üzemi tartományában! pont datok: Uzmin = 6, V Uzmax = 6,4 V Izmin = 4 m Izmax = 4 m r Z U z max U z min 6,4V 6,V 0,3V 5 I I 0,04 0,004 0,0 z max z min 9.) Határozza meg az egyfázisú fogyasztón fellépő meddő teljesítményt! pont o datok: U = 30 V I = 6 33 Q U I sin 30 V 6 sin33 o 75,6 var 0.) ajzoljon egy invertáló műveleti erősítős alapkapcsolást! 3 pont Építőelemek: db műveleti erősítő db soros ellenállás db visszacsatoló ellenállás db 3 kompenzáló ellenállás 7 írásbeli vizsga 4 / május 7.

5 .) Határozza meg az alábbi adatokkal rendelkező erősítő kimeneti áramát! 3 pont datok: a i = 60 db (áramerősítés) i be = 5 (bemeneti áram) 60 0 i i 0 ki i be 5 5 m.) Határozza meg egy periodikus négyszögjel impulzussorozat frekvenciáját! 3 pont datok: t i = 4 s(impulzusszélesség) k = 0, (kitöltési tényező) k 0, f 5 khz 6 T t i t i 4 0 s k 3.) Egyszerűsítse algebrai úton az alábbi logikai függvényt! 3 pont F 3 B C B C B C F 3 B C B C B C C (B B) B C C B C (C B C) (C B) C B 4.) Egészítse ki az alábbi mondatokat! 4 pont z alábbiak közül válasszon: o zárt o nyílt o nem hat vissza o visszahat vezérlés nyílt hatásláncú irányítás, amelyben a folyamat vége nem hat vissza a folyamat elejére. szabályozás zárt hatásláncú irányítás, amelyben a folyamat vége visszahat a folyamat elejére. 5.) Döntse el az alábbi meghatározásokról, hogy a szabályozó berendezés melyik jelére illenek! Választását a táblázat megfelelő cellájába írja! 4 pont z alábbiak közül válasszon! ellenőrző jel alapjel rendelkező jel beavatkozó jel Meghatározás beavatkozó szerv bemeneti jele: különbségképzés alapján létrejövő jel: z érzékelő szerv kimeneti jele, a szabályozott jellemzővel mindenkor arányos jel: z ellenőrző jellel való összehasonlításra alkalmas, a szabályozott jellemző kívánt értékét megjelenítő jel: Jel megnevezése beavatkozó jel rendelkező jel ellenőrző jel alapjel 7 írásbeli vizsga 5 / május 7.

6 z I. feladatlap: Egyszerű, rövid feladatok értékelése Maximális pontszám: 40. feladat (3 pont) pontszám azonos a helyes válaszok számával. Egy helyes válasznak az összetartozó áramerősség és teljesítményérték számít.. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 3. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 4. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 5. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 6. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 7. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 8. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 9. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont. 0. feladat (3 pont) Szakmai szempontból helyes kapcsolás 3 pont. Működésképtelen kapcsolásra nem adható pont.. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont.. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 3. feladat (3 pont) B B pont (C B C) (C B) pont C B eredmény pont. Elfogadható a következő eredmény is: (C B ) 4. feladat (4 pont) 4 pont jár, ha minden válasz helyes. 5. feladat (4 pont) Minden helyes válasz pontot ér. 4 pont jár, ha minden válasz helyes. 7 írásbeli vizsga 6 / május 7.

7 II. feladatlap Összetett feladatok Maximális pontszám: 60. feladat 5 pont Egyenáramú hálózat számítása z alábbi áramkör egy valódi feszültséggenerátorból, négy ellenállásból és egy fogyasztóból áll. datok: Ug = V g = 800 Ω =, kω = 5,6 kω 3 = 680 Ω 4 =, kω t =,8 kω C = 000 µf a) Határozza meg a generátor által leadott áram nagyságát és teljesítményét (Ig, Pg)! b) Számítsa ki a fogyasztó feszültségét és teljesítményét (Uk, Pt)! c) Határozza meg az ellenállás áramát és az 3 ellenállás terhelését (I, P3)! d) Csatlakoztatjuk a C kondenzátort, és miután feltöltődött, nyitjuk a K kapcsolót. Számítsa ki, mekkora villamos energia halmozódott fel a feltöltés során (WC)! Határozza meg, hogy a kikapcsolás után mennyi idő múlva tekinthető kisütöttnek a kondenzátor (tk)! z a), b) és c) pontokban a K kapcsoló zárt állapotban van.. feladat megoldása 5 pont a) 4 pont 800 Ω, kω 5,6 kω 680 Ω, kω,8 kω 3, kω I U V 3,85 m 3, kω P U I V 3,85 m 46, mw b) 4 pont, kω,8 kω 0,7 kω 7 írásbeli vizsga 7 / május 7.

8 5,6 kω U I 3,85 m 0,7 kω 5,6 kω 0,68 kω 0,7 kω, V P U, V,74 mw,8 kω c) 4 pont 0,68 kω 0,7 kω I I 3,85 m 0,77 m 5,6 kω 0,68 kω 0,7 kω P I I I 0,68 kω 3,08 m 6,45 mw d) 3 pont W U C,V 0 F,46 mws 5,6 kω 0,68 kω, kω,8 kω 0,65 kω t 5 τ5 C5 0,65 kω 0 F 3,5 s észletes értékelés: a) Eredő ellenállás kiszámítása pont, áram kiszámítása pont, teljesítmény meghatározása pont. Maximum 4 pont. b) Kapocsfeszültség kiszámítása 3 pont, teljesítmény meghatározása pont. Maximum 4 pont. c) I kiszámítása pont, P3 kiszámítása pont. Maximum 4 pont. d) Kapacitás energiája pont, kisütő ellenállás meghatározása pont, kisütési idő kiszámítása pont. Maximum 3 pont. 7 írásbeli vizsga 8 / május 7.

9 . feladat 5 pont Soros LC áramkör számítása datok: L = 3,7 mh U = 4 V = 560 Ω C = 68 nf f = 5 khz a) Határozza meg az áramkör impedanciáját és a felvett áram nagyságát (Z, I)! b) Számítsa ki a fáziseltolódást áram és feszültség között és az áramkör teljesítménytényezőjét (φ, cosφ)! c) z áramkör induktív jellegét egy kondenzátor hozzáadásával kapacitív jellegűre változtatjuk úgy, hogy a fáziseltolódás abszolút értéke nem változik. Határozza meg, hogy milyen kapcsolási módban és mekkora kapacitású kondenzátort kell beiktatni az áramkörbe (Cs)! Válaszát indokolja! d) Számítsa ki az új áramkör rezonanciafrekvenciáját (f0)!. feladat megoldása 5 pont a) 4 pont X π f L π 5 khz 3,7 mh 996 Ω X π f C π 5 khz 68 nf 468 Ω Z X X 560 Ω 996 Ω 468 Ω 770 Ω I U Z 4 V 3, m 770 Ω b) 3 pont φarctg X X 996 Ω 468 Ω arctg arctg0,943 43,3 560 Ω cosφ Z 560 Ω 770 Ω 0,73 c) 6 pont Soros áramkör induktív jellegét úgy tudjuk kapacitív jellegűvé tenni, ha növeljük a kapacitív reaktanciát, vagyis csökkentjük az áramkör kapacitását! Tehát a meglévő kondenzátorral sorba kell kapcsolni egy C S kapacitású kondenzátort. tgφ tgφ 7 írásbeli vizsga 9 / május 7.

10 X X X X X X X 996 Ω 468 Ω 54 Ω C nf π f X π 5 khz 54 Ω C C C C CC C C 68 nf nf 30,4 nf CC 47 nf d) pont f 6,7 khz π L C π 3,7 mh nf észletes értékelés: a) Induktív reaktancia pont, kapacitív reaktancia pont, impedancia pont, áram pont. Maximum 4 pont. b) Fáziseltolódás pont, teljesítménytényező pont. Maximum 3 pont. c) Soros kapcsolás indoklása pont, XCe számítása pont, Ce számítása pont, CS számítása pont. Maximum 6 pont. d) ezonanciafrekvencia képlete pont, behelyettesítés, számítás pont. Maximum pont. 7 írásbeli vizsga 0 / május 7.

11 3. feladat 5 pont Műveleti erősítő méretezése z ábrán egy műveleti erősítő alapkapcsolás, valamint nyílthurkú feszültségerősítésének frekvenciafüggése látható. datok: uo db = 00 db (a nyílthurkú műveleti erősítő feszültségerősítése) fo = 0 Hz (a nyílthurkú műveleti erősítő felső határfrekvenciája) uv = 0 (a visszacsatolt műveleti erősítő feszültségerősítése) bev = 40 kω (a visszacsatolt műveleti erősítő bemeneti ellenállása) g = 500 Ω t = 4 kω CC = CC = 0 μf ( műveleti erősítőkapcsolás kimeneti ellenállása elhanyagolható.) a) Határozza meg az erősítő munkapont-beállító ellenállásainak értékét (S, V, K)! b) Számítsa ki az erősítő alsó határfrekvenciáját (fa)! Válaszát indokolja meg! c) Számítsa ki az erősítő felső határfrekvenciáját (ff)! d) Készítse el a visszacsatolt műveleti erősítő frekvenciafüggését ábrázoló diagramot! Tüntesse fel a legfontosabb jellemzőket (uv db, fa, ff)! 7 írásbeli vizsga / május 7.

12 3. feladat megoldása 5 pont a) 4 pont 40 s bev v k uv v kω s 0 40 kω 4,8MΩ 4,8 MΩ b) 4 pont fa 0,39 Hz Π (g ) Cc Π 500 Ω 40 kω bev 0 μf fa 3,98 Hz Π C Π 4 kω 0μF f a f a t C 3,98 Hz Indoklás: z erősítő alsó határfrekvenciája jó közelítéssel megegyezik a kiszámított értékek közül a nagyságrenddel nagyobbikkal. c) 3 pont f f f 0 uo uv f f f o uo uv 0 Hz 0 5,0 8,33 khz d) 4 pont észletes értékelés: a) s meghatározása pont, v meghatározása pont, k meghatározása pont. Maximum 4 pont. b) Határfrekvenciák kiszámítása pont, fa helyes kiválasztása pont, indoklás pont. Maximum 4 pont. c) ff számításánál képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. Maximum 3 pont. d) Diagram elkészítése pont, fa, ff ás uv db feltüntetése pont. Maximum 4 pont. 7 írásbeli vizsga / május 7.

13 4. feladat 5 pont Logikai hálózat vizsgálata, logikai függvény átalakítása és realizálása z alábbi ábrán egy négyváltozós logikai függvény megvalósítására szolgáló logikai hálózat látható. a) Írja fel a kimeneti logikai függvényt algebrai alakban (Y 4 )! b) Írja fel a kimeneti logikai függvényt diszjunktív sorszámos alakban (Y 4 diszj)! c) Írja fel a kimeneti logikai függvényt konjunktív sorszámos alakban (Y 4 konj)! d) Grafikus egyszerűsítés után valósítsa meg a kimeneti logikai függvényt a legkevesebb logikai kapuval NO rendszerben! legnagyobb helyi értékű logikai változót betű jelöli. megvalósításhoz tetszőleges bemenetszámú kapuk alkalmazhatók, s a változók csak ponált alakban állnak rendelkezésre. 4. feladat megoldása 5 pont a) B C D B D 3 pont Y 4 b) 3 pont Y 4 diszj Σ 4 (0,, 4, 6, 0,, 3,5) 7 írásbeli vizsga 3 / május 7.

14 c) 3 pont Y 4 konj Π 4 (, d) Y D B D B C 4 3, 6, 7, 8, 0,,4) 6 pont Y 4 D B D B C észletes értékelés: a) logikai függvény algebrai alakjának helyes felírása 3 pont. Maximum 3 pont. b) logikai függvény V-K táblában elhelyezése pont, a diszjunktív alak helyes felírása pont. ( diszjunktív alak felírása más módszerrel is megoldható.) Maximum 3 pont. c) logikai függvény V-K táblában elhelyezése pont, a konjunktív alak helyes felírása pont. ( konjunktív alak felírása más módszerrel is megoldható.) Maximum 3 pont. d) logikai függvény egyszerűsítése 3 pont, az egyszerűsített logikai függvény előírás szerinti megvalósítása 3 pont. Maximum 6 pont. 7 írásbeli vizsga 4 / május 7.