Examenul de licenţă din sesiunile iunie iulie 2011

Universitatea POLITEHNICA din Timişoara Facultatea de Electrotehnică şi Electroenergetică Catedra: Inginerie Electrică TEMATICA PROPUSĂ PENTRU BAZELE ELECTROTEHNICII Examenul de licenţă din sesiunile iunie iulie 2011 1. Enunţaţi legea conducţiei electrice (forma locală şi forma integrală) 2. Enunţaţi teoremele lui Kirchhoff 3. Enunţaţi legea inducţiei electromagnetice (forma locală şi forma integrală) 4. Enunţaţi legea circuitului magnetic (forma locală şi forma integrală) 5. Enunţaţi legea fluxului magnetic (forma locală şi forma integrală) 6. Enunţaţi legea fluxului electric (forma locală şi forma integrală) 7. Enunţaţi legea transformării energiei în conductoare parcurse de curenţi (forma locală şi forma integrală) 8. Enunţaţi teorema energiei electromagnetice (forma locală şi forma integrală) 9. Enunţaţi teorema conservării puterilor electromagnetice 10. Enunţaţi teoremele condiţiilor iniţiale MAŞINI ELECTRICE 1 + 2 1) Definiti principiul de functionare al transformatoarelor electrice, tipuri de pierderi in acestea si principalele aplicatii industriale cu gama de puteri afisata. De ce puterea instalata in transformatoare e mai mare ca cea din sistemele electroenergetice? 2) Definiti curentul de gol si tensiunea de scurtcircuit nominale la transformatoare electrice cu intervalele standard de rigoare in procente. 3) Precizati schemele (3) de conexiuni cele mai utilizate la transformatoare trifazate si expresia caderii de tensiune. 4) Definiti principiul de functionare al masinilor electrice rotative si liniare si enuntati cateva aplicatii industriale reprezentative, moderne. 5) Explicati principiul de functionare al masinii de curent continuu cu magneti permanenti si precizati cateva aplicatii industriale reprezentative. 6) Explicati relatia dintre numarul de perii si cai de curent si poli la infasurarile buclate si ondulate simple la MCC cu magneti permanenti. 7) Desenati si caracterizati caracteristica mecanica si metodele de pornire si modificare a turatiei la MCC cu magneti permanenti cu tensiune variabila (prin convertoare statice) in 4 cadrane. 8) Definiti principiul de functionare al masinii de inductie. Ce este si cum se produce campul invartitor in intrefierul acesteia? Explicati fenomenologic de ce porneste la conectarea directa la retea motorul de inductie cu colivie in rotor. 9) Definiti cele doua expresii ale alunecarii la masina de inductie si precizati domeniul de variatie a acesteia pentru regimurile de motor/generator/frana. De ce nu este avantajos regimul de frana? 10) Desenati cuplul functie de turatie la tensiune si frecventa constante si la U/f=constant. Metode de pornire si modificare a turatiei la masina de inductie cu colivie? De ce variatia simultana a tensiunii si frecventei cu electronica de putere este mai avantajoasa in procese cu iesire variabila (debit la pompe, etc) 1

11) Definiti principiul de functionare al masinii sincrone cu mentionarea principalelor componente de topologie si aplicatii in producerea si utilizarea inteligenta a energiei electrice. 12) Explicati de ce masinile sincrone cu magneti permanenti sunt preferate in actionarile electrice moderne din industrie, automobile, vapoare, avioane, produse casnice. 13) De unde se controleaza puterea activa si, respectiv, reactiva date de generatoarele sincrone legate in sisteme electroenergetice moderne 14) Definiti gama de turatii ( rpm ), cupluri (N m) si puteri (W,kW,MW) si aplicatii pentru motoarele (generatoarele) sincrone cu magneti permanenti reglate la turatie varibila. 15) De ce la masinile sincrone frecventa in convertoarele statice de alimentare variaza de la la zero pentru o pornire sigura si eficienta energetic? 16) In ce se masoara cuplul, turatia, pozitia, fluxul magnetic, momentul de inertie, puterea activa, puterea reactiva, inductantele, rezistentele, reluctantele magnetice, solenatia in circuitele magnetice si electrice, elemente ale masinilor electrice? 17) Ce se intelege prin proiectare optimala a masinilor electrice si care sunt etapele principale? 18) Care sunt indicii de performanta si parametrii de circuit care sunt masurati (estimati) conform standardelor internationale (IEC, IEEE) de testare a masinilor electrice? De ce sunt necesare aceste standarde si de ce trebuie reinnoite periodic? TEHNICI MODERNE DE COMUTAŢIE ÎN ELECTRONICA DE PUTERE 19) Simbolurile si caracteristicile ideale, curent-tensiune, ale principalelor dispozitive electronice de comutaţie de putere (dioda, tiristorul, tiristorul GTO, tranzistorul bipolar, tranzistorul MOS, tranzistorul IGBT); 20) Pentru o perioada de comutaţie T a unui dispozitiv de putere, în care acesta conduce un interval de timp t on şi este blocat un interval de timp t off (T = t on + t off ), precizaţi care este expresia factorului de umplere D. 21) Desenaţi schemele de principiu ale convertoarelor de c.c., care funcţionează folosind principiul modulării prin lăţime de puls (PWM): a. În regim coborâtor de tensiune ( buck ); a. În regim crescător de tensiune ( boost ). 22) Care este funcţia de transfer a unui convertor de c.c. coborâtor de tensiune, respectiv crescător de tensiune (relaţia dintre tensiunea de alimentare V i şi tensiunea de ieşire V o ), în regim de curent neîntrerupt? 23) Desenaţi schemele de principiu ale invertoarelor de tensiune cu PWM, monofazate (în punte completă) şi trifazate (cu 2 nivele de tensiune). 24) Precizaţi principiul de comandă a unui invertor de tensiune, care foloseşte generarea PWM prin metoda subondulării. 25) Pe câte stări posibile ale unui invertor trifazat se bazează generarea PWM vectorială? 2

APARATE ELECTRICE 26) Schema electrică de alimentare a unui consumator, utilizând contactor electromagnetic; 27) Alegerea siguranţelor fuzibile pentru un complex întreruptor automat-siguranţă fuzibilă; 28) Alegerea siguranţelor fuzibile pentru un complex contactor cu relee termice-siguranţă fuzibilă; ACŢIONĂRI ELECTRICE SERVOMOTOARE ŞI CONTROLUL INTELIGENT AL MIŞCĂRII 29) Principiul de funcţionare al maşinii sincrone cu reluctanţă variabilă. 30) Funcţionarea SRM polifazate. Producerea cuplului. 31) Enunţaţi ecuaţia generalizată a mişcării cu precizarea mărimilor care intervin în aceasta. 32) Definiţi cuplul rezistent reactiv şi cuplul rezistent potenţial. 33) Precizaţi când funcţionarea unui sistem de acţionare electrică este stabilă şi când este instabilă. 34) Descrieţi pe caracteristica mecanică cum are loc frânarea cu recuperare la maşina de c.c. cu excitaţie derivaţie şi separată. Cum poate fi extins domeniul de frânare prin recuperare? 35) Descrieţi cum se realizează frânarea în contracurent la maşina de c.c. care antrenează un mecanism de ridicare caracterizat prin cuplu potenţial. 36) Precizaţi o modalitate de realizare a modificării vitezei prin slăbire de câmp la maşina de c.c. cu excitaţie separată. 37) Prin ce se caracterizează materialele magnetice dure utilizate la construcţia servomotoarelor electrice? 38) Enumeraţi principalele cauze care provoacă ondulaţiile cuplului la maşinile sincrone cu magneţi permanenţi autopilotate (autocomandate). TEHNICI DE TESTARE ŞI DIAGNOZĂ 39) Considerând un şir de n măsurători pentru mărimea x (curent, tensiune, etc.) făcute în aceleaşi condiţii x i ; i=1, 2, n, să se definească eroarea medie pătratică. Comentaţi posibilitatea determinării experimentale pentru eroarea medie pătratică. 40) Definiţi regimul de mers în gol real şi cel de mers în gol ideal pentru un motor asincron. 41) Ce parametri echivalenţi ai motorului asincron pot fi determinaţi pe baza probei de funcţionare în gol ideal? 42) Care este relaţia cantitativă între X 1 reactanţa de dispersie şi X m reactanţa de magnetizare la maşina asincronă şi în general la maşinile electrice uzuale. 43) Care este parametrul din schema echivalentă în care se sintetizează pierderile în fier la maşina asincronă (şi în general la maşinile electrice); unitatea de măsură. 44) Să se precizeze componenţa pierderilor în fier în tole feromagnetice în câmp magnetic alternativ precum şi mărimile de care acestea depind. 3

45) Precizaţi simplificat relaţiile de bază privind bilanţul puterilor la motorul asincron. 46) Care este relaţia dintre unghiul electric α şi unghiul geometric α g în sistemele rotative de conversie electromecanică a energiei Rezolvare: Relaţia dintre unghiul electric α şi unghiul geometric α g este α = p α g, în care p numărul de perechi de poli. VEHICULE HIBRIDE 47) Ce conţine propulsia VEH? 48) Ce acumulatoare electrice se folosesc la VEH? 49) Cum se realizează frânarea la VEH? 50) Ce probleme de poluare sunt la VEH? INSTALAŢII ELECTRICE INDUSTRIALE ŞI REZIDENŢIALE 51) Determinarea puterii cerute P c pentru dimensionarea unui transformator prin metoda coeficientului de cerere şi formulei binome. 52) Dimensionarea conductoarelor şi cablurilor în funcţie de regimul real de funcţionare al consumatorilor pe care aceştia îi alimentează cu energie electrică. 53) Verificarea secţiunii cablurilor de alimentare cu energie electrică. 54) Care sunt cele mai importante efecte ale compensării factorului de putere? 55) Să se estimeze valoarea capacităţii unui condensator care să asigure compensarea factorului de putere al unui consumator trifazat de la valoarea iniţială cos φ 1 la cea finală cos φ 2. CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE 56) Ce se înţelege prin calitatea energiei electrice (CEE), care sunt factorii care o influenţează decisiv şi de cine depinde costul măsurilor de prevenire a riscului unui incident. 57) Care sunt principalele efecte economice ale distorsiunii armonice? 58) Să se explice principiul rezonanţei armonice. 59) Care e scopul folosirii, schema structurală de bază şi principiul de comandă a unui filtru activ. FIABILITATEA SISTEMELOR ELECTRICE 60) Expresia generală a fiabilităţii. Rata căderilor 61) Media timpului de bună funcţionare şi fiabilitatea unei misiuni. 62) Definiţia şi calculul mentenabilităţii 63) Expresia disponibilităţii. 4

ELECTROTEHNOLOGII 64) Expresia fluxului termic transmis, în regim stabilizat, prin: a. conducţie termică printr-un perete solid; b. convecţie termică, între un fluid şi un solid; c. radiaţie termică, între două suprafeţe oarecare. 65) Explicitarea următoarelor mărimi specifice transferului termic, cu indicarea unităţilor de măsură: - difuzivitatea termică, a; - rezistenţa termică de conducţie, R λ ; 66) Expresia şi semnificaţia adâncimii de pătrundere a efectului pelicular, δ, sub aspectul încălzirii prin inducţie electromagnetică a unui material conductor electric. 67) Arcul electric ca element de circuit; caracteristica statică a arcului electric. ECHIPAMENTE ELECTRICE DE ÎNCĂLZIRE, VENTILAŢIE ŞI AER CONDIŢIONAT 68) Să se descrie succint mecanismele implicate în transmiterea căldurii: conducţia, convecţia, radiaţia. 69) Care este principiul de funcţionare al echipamentelor de încălzire rezidenţială cu rezistoare electrice? 70) Să se enumere câteva echipamente de încălzire rezidenţială (cu combustibili fosili, cu energie electrică, etc). 71) Care este principiul de funcţionare al agregatului frigorific din cadrul echipamentelor de condiţionarea aerului (enunţ şi schemă-bloc)? 72) Care sunt dependenţele între principalii parametri ai ventilatoarelor (debit, presiune statică, putere) şi turaţie ( legile ventilatoarelor)? SISTEME DE ILUMINAT ELECTRONICE 73) Care este principiul de funcţionare a lămpilor electrice cu incandescenţă? 74) Care este principiul de funcţionare a lămpilor electrice cu descărcări? 75) Să se caracterizeze succint lămpile electrice cu incandescenţă din punct de vedere al performanţelor tehnico-funcţionale. 76) Să se caracterizeze succint lămpile electrice cu descărcări din punct de vedere al performanţelor tehnico-funcţionale. 77) Să se prezinte principalele avantaje ale alimentării lămpilor cu descărcări de la surse cu înaltă frecvenţă. 5

ELECTRONICA AUTOMOTIVE 78) Care este tipul de element galvanic utilizat în prezent la acumulatorii auto şi de ce? 79) Să se prezinte principalele avantaje ale aprinderii electronice/digitale, comparativ cu aprinderea clasică (electromecanică). 80) Să se descrie în termeni electrotehnici, din punct de vedere constructiv şi funcţional, componenta numită uzual bobina de inducţie. 81) Să se enumere câteva utilizări specifice automotive ale senzorilor. TEHNICI DE PRELUCRARE A SEMNALELOR 82) Menţionaţi şi explicaţi etapele care trebuie parcurse de un semnal analogic pentru a fi transformat într-unul digital. 83) Care este diferenţa dintre un semnal discret şi unul digital? 84) În ce constă condiţionarea semnalelor şi cum poate fi realizată? 85) Care sunt diferenţele dintre un filtru digital cu răspuns finit (FIR) şi un filtru digital cu răspuns infinit (IIR)? SISTEME CU MICROPROCESOARE 86) Ce reprezintă arhitectura von Neumann şi arhitectura Harvard? 87) Tipuri de memorie 88) Timere 89) Comunicaţia seriala 90) Unitatea de PWM 91) Watchdog timer INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ ÎN INGINERIA ELECTRICĂ 92) Care sunt principalele avantaje ale instrumentaţiei virtuale? 93) Care sunt elementele componente ale unui instrument virtual? Prezentaţi o scurtă descriere a fiecăruia. 94) Care sunt elementele componente ale unui sistem de achiziţie de date? 95) Definiţi rata de eşantionare. Explicaţi fenomenul de aliasing. 96) Definiţi rezoluţia unui convertor analog-numeric. 6

ALGORITMI DE OPTIMIZARE ÎN INGINERIA ELECTRICĂ 97) Care este forma standard a unei probleme de optimizare? 98) Cum se clasifică problemele de optimizare? 99) Ce sunt algoritmii genetici? 100) Care sunt operatorii specifici ai unui algoritm genetic? ELECTRONICA NUMERICĂ 101) Care sunt avantajele utilizării codului Gray? 102) Care este structura unui circuit numeric secvenţial? 7