Transient and Frequency Analysis
| Structure Type: | Study unit |
|---|---|
| Code: | ST00BJ06 |
| Curriculum: | I-SA ST2022 |
| Level: | Bachelor of Engineering |
| Year of Study: | 2 (2023-2024) |
| Semester: | Spring |
| Credits: | 5 cr |
| Responsible Teacher: | Rinne, Timo |
| Language of Instruction: | Finnish |
Courses During the Academic Year 2023-2024
| Impl. | Group(s) | Study Time | Teacher(s) | Language | Enrolment |
|---|---|---|---|---|---|
| 3001 | ST2022-2, ST2022-2A, ST2022-2B, ST2022-2C, ST2022-2D | 2024-01-08 – 2024-04-30 | Markus Manninen | Finnish | 2023-12-01 – 2024-01-10 |
Learning Outcomes
Opintojakson osaamistavoitteet ovat:
- Opiskelija ymmärtää ja osaa ratkaista tasa- ja vaihtosähköpiirien muutosilmiöissä esiintyvät virrat ja jännitteet
- Osaa analysoida piirien käyttäytymistä Laplace-muotoisen lausekkeen avulla ja ratkaista piirejä, joissa esiintyy muutosilmiö, matemaattisten ohjelmien avulla.
- Opiskelija osaa tarkastella piirien käyttäytymistä Laplace-muotoisen syöttöpisteimpedanssin ja siirtofunktion avulla.
- Perehtyy moniaaltoisen sähkön edellyttämiin laskentamenetelmiin ja kulkuaaltojen periaatteisiin sekä teoreettisen sähkötekniikan ongelmien ratkaisemiseen PC:n avulla.
- Osaa hyödyntää MATLAB ja Simulink osaamista muutosilmiöiden ja taajuusanalyysin laskenassa
Student's Workload
Kokonaistyömäärä on 135 h, mistä työjärjestyksessä olevaa opiskelua on 50 h ja itsenäistä opiskelua 85h. Opintojakso sisältää 16 h PC luokkaopetusta.
Prerequisites / Recommended Optional Courses
Tasavirtapiirit ja sähkömittaustekniikka
Vaihtovirtapiirit ja sähkömittaustekniikka
Virtapiirien laskentamenetelmät
Contents
Opintojakson pääsisältö on:
- Muutosilmiöitä tarkastellaan sekä DC- että AC-piireissä ensimmäisen asteen differentiaaliyhtälön tapauksissa differentiaaliyhtälön ratkaisuun perustuvilla menetelmillä, dynaaminen oikosulkuvirta ja sysäyskerroin, oikosulkuvirran yleinen yhtälö
- toisen asteen differentiaaliyhtälön tapauksessa piiri lasketaan Laplace -muunnoksiin perustuvilla menetelmillä: piirien analysointi perustuu Laplace-muotoisen lausekkeen nimittäjän juurien tarkasteluun, L-muunnospiirien ratkaisu usean silmukan tapauksessa matriisilaskennalla
- Laplace-muotoinen syöttöpisteimpedanssi, siirtofunktio; moniaaltoisen sähkön osuudessa opetellaan määrittämää yliaaltoja Fourier–sarjan avulla sekä määritellään superpositioperiaatteen avulla virrat ja jännitteet, tehollisarvot ja pätö-, lois- ja särötehot moniaaltoisessa tapauksessa; sähkön laatua kuvaavat kertoimet: perusaaltosisältö, yliaaltosisältö, kokonaissärö (THD), muotokerroin, aaltoisuus, aaltoisuus (ripple)
- yliaaltojen käyttäytyminen verkon komponenteissa, yliaaltolähteet, yliaaltojen vaikutukset ja pienentäminen suodattimien ja imupiirien avulla; kulkuaalto-osuudessa käsitellään kytkentä-, syöksy- ja impulssimaisten jännitteiden ja virtojen käyttäytymistä, aaltoimpedanssi, kulkuaallon nopeus ja kulkuaika, siirtojohdon kuvaus kulkuaallon tapauksessa, kulkuaallon käyttäytyminen, heijastuva aalto, läpi menevä aalto, kaapelitutka, oikosulun kehittyminen kulkuaaltojen avulla, kondensaattorilla, kelalla tai vastuksella päätetty johto kulkuaallon kannalta, kulkuaallon sijaiskytkentäpiiri;
- Laplace-muunnoksen ja matriisin käyttö kulkuaaltopiireissä; venttiilisuojan etäisyyden mitoitus suojattavasta kohteesta, PC-harjoituksia.
Recommended or Required Reading and Other Learning Resources/Tools
- Vesa Verkkonen, opetusmoniste Teoreettinen sähkötekniikka 3, Muutosilmiöt ja taajuusanalyysi
- Opettajan keräämä aineisto
Mode of Delivery / Planned Learning Activities and Teaching Methods
- Teoriaopetus
- PC-luokka harjoituksia
- Harjoitustunnit
Assessment Criteria
Opiskelija osaa:
5: osaa soveltaa opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä uusissa asiayhteyksissä
3: osaa oma-aloitteisesti käyttää hyödyksi opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä
1: osaa ohjatusti hyödyntää opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä
Assessment Methods
- Tentti tai aihepiirikokeet
- Harjoitustyöt
- Tuntiaktiivisuus