Opinto-opas

Osaamistavoitteet

Opiskelija tietää
• Milloin Fourier-sarjakehitelmää tarvitaan piirimallinnuksessa

Opiskelija osaa
• Mallintaa piirien kytkentäilmiöt ja ymmärtää niiden oleelliset erot jatkuvuustilan (steady-state) piirimallinnukseen verrattuna
• Mallintaa piirien resonanssitilanteet ja hallitsee passiivisten perussuodattimien analyysin
• Mallintaa symmetrisiä kolmivaihejärjestelmiä osoitinlaskennan keinoin
• Analysoida Fourier-analyysin keinoin sellaisia sähköpiirejä, joissa lähdejännitteet ja -virrat ovat mitä tahansa jaksollisia funktiota

Sisältö

Resonanssi sähköpiireissä: mitä resonanssi tarkoittaa, ja miten se ilmenee sähköpiireissä. Miten sähköpiirien resonanssitilanteet mallinnetaan.

Passiiviset suodatinkytkennät: miten alipäästö-, ylipäästö-, kaistanpäästö- ja kaistanestosuodattimet toteutetaan vastusten, käämien ja kondensaattorien avulla. Miten näitä suodatinkytkentöjä mallinnetaan jännitevahvistuksen siirtofunktion avulla.

Kytkentäilmiöt: miten kytkentäilmiöt ja muut sähköpiirien transienttitilanteet voidaan mallintaa. Kytkentäilmiöiden mallintaminen johtaa väistämättä differentiaaliyhtälöihin, joita opintojaksolla ratkaistaan sekä aikatasossa että Laplace-muunnoksen avulla.

Symmetrisen kolmivaihejärjestelmän rakenne ja kytkennät, erilaiset kuormitustilanteet ja nollajohtimen vaikutus järjestelmän toimintaan, kolmivaihejärjestelmän tehot, yksivaiheinen sijaiskytkentä.

Symmetrisen kolmivaihejärjestelmän vikatilanteet ja niiden jatkuvuustilan analysointi osoitinlaskennan keinoin.

Fourier-sarjakehitelmä jaksollisten funktioiden esittämisessä, taajuusvaste ja sen rooli järjestelmän mallinnuksessa, järjestelmän ulostulon laskeminen Fourier-sarjan ja taajuusvasteen avulla.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Kurssin hyväksytty suorittaminen edellyttää perusasioiden osaamista kytkentäilmiöistä, resonanssipiireistä, passiivisita perusuodattimista, symmetrisistä kolmivaihejärjestelmistä ja Fourier-analyysistä.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Kurssin suorittaminen hyvällä arvosanalla edellyttää perusasioiden lisäksi kolmivaihejärjestelmien analyysin vahvaa hallintaa, sekä Fourier-analyysin osaamista monimutkaisempiin tilanteisiin sovellettuna. Opiskelija osaa ratkaista soveltavia tehtäviä resonanssista, suodatinpiireistä ja piirien kytkentätilanteista.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Kurssin kiitettävä suorittaminen edellyttää kurssisisällön virheetöntä hallintaa. Huolimattomuusvirheet eivät välttämättä ole kiitettävän arvosanan esteenä, mutta sisältöymmärryksen on oltava lähes täydellistä sekä kolmivaihejärjestelmien että Fourier-analyysin osalta.Opiskelija osaa ratkaista sähköpiirien resonanssitilanteet ja ymmärtää sarja- ja rinnakkaisresonanssin vaikutusten eroavaisuudet. Opiskelija osaa suunnitella erilaisia suodatinkytkentöjä ja ymmärtää jännitevahvistuksen käyttäytymisen taajuuden funktiona. Opiskelija ymmärtää piirien kytkentäilmiöiden taustat ja osaa ratkaista erilaisia piirien kytkentäilmiöitä sekä aikatasossa että Laplace-muunnoksen avulla.