Otázky a okruhy problematiky pro přípravu na státní závěrečnou zkoušku z oboru KOE v bakalářských programech strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 Soubor obsahuje tématické okruhy, otázky a vzorové příklady z problematiky dvou předmětů státní závěrečné zkoušky (dále SZZ) v oboru KOE: KET/SBET Elektrotechnika KET/SBKOE Komerční elektrotechnika V předmětu Elektrotechnika je zahrnuta problematika elektrických obvodů a elektromagnetického pole pro zadání písemné části SZZ. KET/SBET Elektrotechnika Teoretická elektrotechnika Elektrické obvody (látka z předmětů UE, SAEO, TE1): 1. Časové průběhy elektrických veličin, střední a efektivní hodnota 2. Analýza obvodů v harmonickém ustáleném stavu 3. Metody pro analýzu obvodů (transfigurace, superpozice, smyčkové proudy, uzlová napětí, Theveninova a Nortonova věta) 4. Výkon v elektrických obvodech (činný, jalový, zdánlivý a komplexní) 5. Analýza trojfázových obvodů v ustáleném stavu, výkony 6. Analýza jednodušších obvodů s neharmonickými zdroji 7. Přechodné jevy (počáteční podmínky, partikulární řešení, odezvy v obvodech 1. a 2. řádu, stavové veličiny) 8. Dvojbrany (charakteristické matice, vlnová impedance, přenosové funkce) Elektromagnetické pole (látka z předmětu TE2k): 1. Rozložení jednoduchých stacionárních polí určených z integrálního tvaru Maxwellových rovnic (rovinný, válcový kondensátor, kulová elektroda, tenký vodič, dvojvodičové vedení,) 2. Výpočet parametrů R,L, a G pro typická uspořádání (koaxiální kabel, válcová cívka, vodič nad zemí ap.) 3. Výpočet sil v elektrickém a magnetickém poli 4. Řešení jednodušších magnetických obvodů (magnetický odpor, indukčnost, síly) 5. Indukované napětí (Faradayův indukční zákon, pohybové a transformační napětí) 6. Fyzikální podstata povrchového jevu (hloubka vniku, vliv skinefektu na parametry vodiče a Joulovy ztráty, způsoby omezení, možnosti využití povrchového jevu) Předpokládaná skladba příkladů EO: 4 jednoduché příklady 1 bod 4 jednoduché příklady 2 body 3 obtížnější příklady - 3 body 1 obtížnější příklad - 4 body celkem 25 bodů TEMP: 6 jednoduchých příkladů - 2 body 1 obtížnější příklad 3 body celkem 15 bodů Doporučené studijní materiály: Přednášky a cvičení z předmětů UE, SAEO, TE1, TE2k strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 1 / 7
Z. Benešová, M. Ledvinová Základy elektrických obvodů v příkladech, skripta ZČU, Plzeň, 2008 Z. Benešová, J. Kůs, M. Ledvinová, D. Mayer - Elementární příklady z teorie el. obvodů, skripta ZČU, Plzeň, 1999 Mayer D.: Teorie elektromagnetického pole. Skripta ZČU, Plzeň, 2004. Benešová Z., Mayer, D.: Základní příklady z teorie elektromagnetického pole. Skripta ZČU, Plzeň, 2004. Vzorová písemka: Elektrické obvody 1 bod 1. Prvky obvodu mají tyto hodnoty: R 200 Ω, L 0,1H, 100F.Stanovte činný a jalový výkon dodávaný zdrojem do obvodu, jestliže komplexní efektivní hodnota proudu je I 3 j4a, = 2000 s -1. I R L 2. Určete komplexní impedanci dvojpólu, jeli dáno: S = 900 VA, Q = 720 Var(kap.) a I = 20 A, z jakých prvků lze dvojpól sestavit? 3. Stanovte proud i v kondenzátoru v čase t = 0+, jestliže U 100 0 V, R 20 Ω, u 0 20V. R L t = 0 (0+) =? i R u 4. Určete vstupní impedanci nezatíženého dvojbranu, je-li dána kaskádní matice A = 10-5j -5j -5j 5-5j 2 body 5. Symetrický spotřebič zapojený do hvězdy odebírá ze symetrického zdroje napětí celkový zdánlivý výkon 50 kva při účiníku cos = 0,9 (efektivní hodnota sdruženého napětí je 400V). Stanovte impedanci spotřebiče v každé fázi. strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 2 / 7
6. Vypočtěte a zakreslete průběh proudu a napětí na indukčnosti. Obvod byl v čase t=0 v ustáleném stavu. R 1 t = 0 L u L R 2 7. Stanovte údaj ampérmetru (měří efekt. hodnotu) a vypočtěte jalový výkon odebíraný ze zdroje, jestliže u0 20 200 sin1000 t 30 10 sin3000 tv I =? A 10 u 0( t) 100 F 8. Nakreslete symetrický Tčlánek a určete prvky z 21 a z 11 jeho impedanční matice. 3 body 9. Formulujte rovnici pro přechodný děj v obvodu na obrázku. Vypočtěte hodnotu R tak, aby přechodný děj byl kmitavý, dáno: L = 10mH a = 100F. t = 0 R L 10. Pro dvojbran na obrázku a) určete komplexní přenos napětí b) vypočtěte mezní úhlový kmitočet pro hodnoty L = 10 mh, R = 1 k c) nakreslete komplexní kmitočtovou charakteristiku, amplitudovou kmitočtovou charakteristiku, fázovou kmitočtovou charakteristiku L R U 1 U 2 strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 3 / 7
11. Dva dvojbrany s kaskádními maticemi A 1 a A 2 jsou zapojeny kaskádně. Určete: a) kaskádní matici výsledného zapojení A b) vypočtěte vstupní vlnovou impedanci výsledného zapojení c) vypočtěte amplitudu vstupního napětí U 1, má-li být při zatížení dvojbranu odporem R 2 = 10 amplituda napětí na výstupu U 2 = 10 V verze 19.11.2013 U 1 A U 2 2 A 0,1 30 2 1 A 2 2 0,15 20 2 4 body 12. Symetrický trojfázový zdroj (230/400V) zapojený do hvězdy napájí souměrný spotřebič o impedanci Z = 2045 o zapojený do hvězdy (nuly zdroje a spotřebiče nejsou propojeny, Y N = 0). Na vedení vznikne porucha (vodič mezi body A a B je přerušen). a) Určete proudy ve fázích spotřebiče před poruchou a po poruše. b) Vypočtěte příkon spotřebiče před a po poruše. A B Z 120 o -120 o Z Z Vzorová písemka: Elektromagnetické pole 2 body 1. Určete svodový odpor izolace koaxiálního kabelu délky. Poloměr žíly je a, vnitřní poloměr pláště je b, konduktivita izolace je. Vypočtěte svodový proud, je-li kabel připojen na napětí U = 1000V. 2. Určete směr a velikost intenzity elektrického pole E v bodech A, B, dutého válcového vodiče o poloměrech a,b a délce l, nabitého nábojem Q. l b aa B Q 3. Určete vlastní indukčnost cívky o N závitech navinuté na jádře o permeabilitě, poloměru R a délky R (předp., že magn. intenzita vně solenoidu je nulová). l R N strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 4 / 7
4. Odvoďte vztah pro kapacitu válcového kondensátoru verze 19.11.2013 5. Kotva a jádro elektromagnetu podle obrázku je z materiálu o permeabilitě Fe, průřez jádra je S, šířka vzduchové mezery je, počet závitů budící cívky je N a protéká jimi proud I. Stanovte sílu, kterou je kotva přitahována (rozptyl na vzduch. mezeře zanedbáme). I N l 1 l 2 6. Na železném jádře o průřezu 5 cm 2 je navinuta cívka. V jádře je magnetická indukce B m =1,8 sin (t + 30 ) T, která se harmonicky mění s kmitočtem f = 60 Hz. Určete efektivní hodnotu indukovaného napětí, je-li počet závitů cívky N = 100. 3 body 7. V bodech A, B určete směr a velikost intenzity magnetického pole H dvou rovnoběžných vodičů protékaných proudy I v opačném směru. y B[ dd ; ] I A -I d d x Elektrická měření Garant: doc. Ing. Olga Tůmová, Sc., KET 1. hyby (rozdělení chyb měření, šíření chyb ve výpočtech, chyba analogového měřicího přístroje, třída přesnosti, digitální měřicí přístroje - vyjadřování chyb). 2. Měřicí převodníky (změna rozsahu voltmetru a ampérmetru, různé způsoby pro různé systémy, napěťové a proudové měřicí transformátory - vlastnosti, podmínky provozu). 3. Analogový osciloskop, blokové schéma a popis jednotlivých bloků, osciloskopická obrazovka, princip, způsoby vychylování, osciloskop- režim Y-t, X-Y, využití. 4. Měření ss a stř aktivních veličin (napětí, proud, výkon přehled metod, možnosti přístrojů jejich princip a vlastnosti). 5. Měření odporů a impedancí (metody měření R, L,, M, Z). Elektrotechnické materiály Garant: doc. Ing. Eva Kučerová, Sc., KET 1. Materiály pro elektrické vodiče vlastnosti hlavních zástupců, použití 2. Magnetické materiály rozdělení, vlastnosti, materiály magneticky měkké, tvrdé, použití 3. Materiály na elektrické kontakty vlastnosti, použití 4. Elektroizolační materiály plynné, kapalné, anorganické zástupci, použití 5. Organické elektroizolační materiály druhy, vlastnosti, použití strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 5 / 7
Elektronika a informatika verze 19.11.2013 Garant: doc. Ing. Jiří Skála, Ph.D., KAE Předmět: KAE/UET Úvod do elektroniky (popř. KAE/ZEK Základy elektroniky) 1. Polovodičová dioda, Schottkyho dioda, Zenerova dioda, luminiscenční dioda, vlastnosti, V- A charakteristiky 2. Bipolární tranzistor, unipolární tranzistor MOSFET, princip činnosti, V-A charakteristiky, omezující parametry 3. Vlastnosti operačního zesilovače (OZ), způsob napájení, korekce chyb, frekvenční charakteristiky 4. Invertující, neinvertující zapojení OZ, zesílení, převodní charakteristiky, součtový zesilovač s OZ, komparátor s OZ, závislost mezi vstupním a výstupním napětím, použití 5. Vlastnosti log. obvodů MOS, napájení, charakteristiky 6. Klopné obvod typu RS, D, T, JK, dělič frekvence, binární čítač KET /SBKOE Komerční elektrotechnika Silnoproudá elektrotechnika 1. Transformátor princip, konstrukční provedení, výroba a skládání transformátorových plechů. 2. Asynchronní stroj princip, konstrukční provedení, možnosti řízení. 3. Synchronní stroj rozdělení, princip, konstrukční provedení. 4. Princip stejnosměrného generátoru, princip komutátoru. 5. Jištění proti nadproudům, princip nepřímého jištění (oteplovací charakteristika zařízení, vypínací charakteristika jistícího prvku), pojistky, jističe. Funkce a princip proudového chrániče. 6. Diagram zatížení (charakteristický průběh, základní ukazatele zatížení, strategie pokrývání DZ). 7. Tepelná elektrárna (klasická, jaderná) blokové tepelné schéma, princip výroby elektřiny, výpočet účinnosti, provozní média, popis základních okruhů. Tepelné oběhy pracovní látky v T-s a i-s diagramech. Obnovitelné zdroje energie přehled, základní principy využití. 8. Rozdělení napěťových hladin pro přenos a rozvod elektřiny v ČR, typy sítí, jejich řešení (konstrukce, provoz) a způsob jejich provozování z hlediska propojení uzlu transformátoru se zemí (výhody a nevýhody). 9. Parametry elektrických vedení (pasivní, aktivní), vedení venkovní a kabelová (porovnání jejich parametrů a provozních vlastností). Řešení proudových a napěťových poměrů na vedení, zvláštní druhy přenosu (přirozený výkon, Ferrantiho jev). 10. Zjednodušený výpočet zkratového proudu, charakteristické průběhy zkratového proudu (porucha při průchodu nulou/mimo průchod nulou), napěťové a proudové poměry v síti se zkratovou poruchou a se zemním spojením. Aplikovaná elektronika a sdělovací technika 1. Základní pojmy ze sdělovací techniky. Signály, charakteristiky, časový průběh a spektrum signálu, F. transformace. Absolutní a relativní úroveň, db a Np, útlum a zisk. Modulační rychlost, přenosová rychlost, kapacita kanálu. Sdílení sdělovacích kanálů TDM, FDM, DM. 2. Analogové modulace AM, FM; AM - časové průběhy, spektrum - odvození 3. Diskretizace signálu. Vzorkování, kvantování, PM, PWM. Diskrétní modulace s nosnou ASK, FSK, PSK, QAM. strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 6 / 7
4. Zpracování zvuku a obrazu, základní principy. Obecné schéma sdělovacího systému. Přijímače. 5. Základní pojmy akustiky, akustický tlak, hlasitost, intenzita zvuku, hladina zvuku, akustický výkon. Elektroakustické měniče. 6. Základní substráty pro elektroniku, rozdělení, použití, vlastnosti 7. Postup výroby desek plošných spojů. 8. Hromadné pájení v elektronice, základní principy a rozdělení. 9. Diferenciace ploch a objemů, fotoproces, sítotisk, pokovování, leptání, laser 10. Elektronické součástky, druhy, pouzdra, vývody Komerční elektrotechnika 1. Živnostenské podnikání v elektrotechnice, elektrotechnická kvalifikace pro podnikání 2. Obchodní korporace, daňové a účetní souvislosti s podnikáním v ČR 3. Nabídka a poptávka, tržní vztahy, marketing, marketingový mix 4. Náklady a výnosy podniku, zisk, základy finanční analýzy podniku 5. Podmínky uvádění výrobků na trh, technická normalizace 6. Řízení podniku, plánování, řídicí a organizační struktury, strategie 7. Vedení lidí, motivace, komunikace 8. Manažerské a rozhodovací techniky 9. Řízení kvality, principy, standardy 10. Operativní management, zásady štíhlé výroby, současné přístupy a trendy xxx xxxxxxxxx xxx strukturovaného studia na FEL ZČU v ak. r. 2013/14 7 / 7