Muutosilmiöt ja taajuusanalyysi
| Rakennetyyppi: | Opintojakso |
|---|---|
| Koodi: | ST00BT20 |
| OPS: | SAT 2025 |
| Taso: | Insinööri (AMK) |
| Laajuus: | 5 op |
| Vastuuopettaja: | Ojanen, Jussi |
| Opetuskieli: | Suomi |
Osaamistavoitteet
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
Opiskelijan työmäärä
Kokonaistyömäärä on 135 h, mistä työjärjestyksessä olevaa opiskelua on 45 h ja itsenäistä opiskelua 90h. Opintojakso sisältää 9 h ATK luokkaopetusta.
Edeltävät opinnot / Suositellut valinnaiset opinnot
ST00BT11 Sähkötekniikan matematiikka
ST00BT17 Tasavirtapiirit ja sähkömittaustekniikka
ST00BT18 Vaihtovirtapiirit ja sähkömittaustekniikka
ST00BT19 Virtapiirien laskentamenetelmät
Sisältö
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.
Opiskelumateriaali
- Vesa Verkkonen, opetusmoniste Teoreettinen sähkötekniikka 3, Muutosilmiöt ja taajuusanalyysi
- Opettajan keräämä aineisto
Opetusmuoto / Opetusmenetelmät
- Teoriaopetus
- ATK-luokka harjoituksia
Arviointikriteerit
Opiskelija osaa:
5: osaa soveltaa opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä uusissa asiayhteyksissä
3: osaa oma-aloitteiseti käyttää hyödyksi opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä
1: osaa ohjatusti hyödyntää opintojakson oppisisällössä määriteltyjä menetelmiä
Arviointimenetelmät
- Tentti tai aihepiirikokeet
- Harjoitustyöt