Electric Circuit Analysis (3 cr)

Objectives (course unit)

The student knows
- when Fourier series development is needed in circuit modeling

The student can
- Model symmetric three-phase systems using pointer calculation
- use Fourier analysis to analyze circuits where the source voltages and currents are any periodic function

Content (course unit)

Structure and connections of the symmetric three-phase system, different load situations and the effect of the neutral conductor on the system operation, the power of the three-phase system, single-phase substitution.

Failure situations of symmetric three-phase system and analysis of their continuity state by means of pointer calculation.

Fourier series development in the representation of periodic functions, frequency response and its role in system modeling, calculation of system output by Fourier series and frequency response.

Prerequisites (course unit)

Controlling the contents of the DC and AC Modules and Modeling Circuits.

Assessment criteria, satisfactory (1-2) (course unit)

Kurssin hyväksytty suorittaminen edellyttää perusasioiden osaamista sekä symmetrisistä kolmivaihejärjestelmistä että Fourier-analyysistä.

Assessment criteria, good (3-4) (course unit)

Kurssin suorittaminen hyvällä arvosanalla edellyttää perusasioiden lisäksi kolmivaihejärjestelmien analyysin vahvaa hallintaa, sekä Fourier-analyysin osaamista monimutkaisempiin tilanteisiin sovellettuna.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

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.

Exam schedules

Välikoe- ja tenttipäivämäärät sovitaan opintojakson aikana.

Assessment methods and criteria

Kurssin pääasiallisena tavoitteena on saavuttaa ymmärrys ja mallinnustaito symmetrisistä kolmivaihejärjestelmistä sekä Fourier-sarjakehitelmän hyödyntämisestä sähköpiirien analysoinnissa. Kurssin arvioinnissa pyritään pääosin testaamaan sitä, kuinka hyvin edellä mainittujen opintojakson pääsisältöjen mallinnustaito on opittu.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

Koronan aiheuttaman poikkeustilan aikainen etäopetus Piirianalyysin opintojaksolla perustuu pääasiassa opetusvideoihin. Kaikki materiaalit (teorialuennot ja laskuharjoitukset) ovat tarjolla videoiden muodossa, ja samat aineistot löytyvät myös pdf-tiedostoina. Tämän ratkaisun tavoitteena on tarjota opiskelijoille mahdollisuus aika- ja paikkariippumattomaan opiskeluun. Se tarjoaa vapautta, mutta samalla se lisää myös opiskelijan vastuuta omasta oppimisestaan. Video-opetuksen lisäksi järjestetään etä-live-tapahtumia, joissa kerrataan videoissa käsiteltyjä asioita.

Sähköpiirien ratkaisuperiaatteet, joita kurssilla käytetään, on rakennettu ns. kulmakivien menetelmän periaatteiden mukaisesti: https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-50337-0_54

Learning materials

Oppimateriaalina toimivat Moodlessa jaettavat sähköiset materiaalit.

Student workload

Normaalissa lähiopetuksessa opintojakson lähituntimäärä on noin 40. Kun oletetaan, että yksi opintopiste vastaa noin 27 tunnin työskentelyä, kolmen opintopisteen opintojakson kokonaiskuorma on 80 tunnin luokkaa. Lähiopetuksen lisäksi kuorma on siis 40 tunnin luokkaa.

Korona-ajan etäopetuksessa opintojaksolla on videoita tarjolla noin 30 tunnin edestä. Sen lisäksi opiskeluun on siis tarkoitus käyttää noin 50 tunnin verran aikaa. Käytännössä tämä koostuu pääosin laskuharjoitustehtävien tekemisestä, sillä merkittävin osa opintojakson insinööritaidosta on sähköpiirien analysointiosaamista.

Content scheduling

Opintojakson keskeisin oppimistavoite on symmetristen kolmivaihejärjestelmien analysointitaito. Siihen liittyvät materiaalit kattavat noin 70% kurssin sisällöstä. Loput 30% on Fourier-analyysiä, jossa tavoitteena on oppia analysoimaan sellaisia sähköpiirejä, joissa lähde syöttää tavallisesta poikkeavaa jaksollista signaalia (kanttiaalto, kolmioaalto, jne...).

Completion alternatives

Opintojaksolla järjestetään kaksi välikoetta, joista jälkimmäinen toimii samalla tenttinä. Ensimmäisen välikokeen aihepiirejä ovat kolmivaihejärjestelmän kytkentävaihtoehdot (T1), kolmivaihejärjestelmien perusominaisuudet (T2) ja kolmivaihejärjestelmän teho (T3), ja toisen välikokeen aihepiirejä ovat kolmivaihejärjestelmän vikatilanteet (T4) ja Fourier-analyysin hyödyntäminen piirilaskennassa (T5).

Further information

Korona-ajan etäopiskelun mahdollistamiseksi opintojakson kaikki materiaalit on tuotettu videoiden muotoon. Pääosa opiskelusta on siis mahdollista toteuttaa aika- ja paikkariippumattomasti.

Assessment criteria - fail (0) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Arvosana on hylätty, jos tyydyttävän arvosanan minimikriteerejä ei saavuteta.

Assessment criteria - satisfactory (1-2) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelija osaa kolmivaihejärjestelmien ja Fourier-analyysin perusteet.

Assessment criteria - good (3-4) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelija osaa ratkaista soveltavia tehtäviä symmetrisistä kolmivaihejärjestelmistä ja Fourier-analyysistä. Soveltavien tehtävien ratkaiseminen edellyttää laskentarutiinin lisäksi aihepiirien vahvaa ymmärrystä.

Assessment criteria - excellent (5) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

- Opiskelija hallitsee kolmivaihejärjestelmien analyysin niin hyvin, että pystyy itse johtamaan kolmivaihejärjestelmien yleisesti käytetyt perussäännöt piirianalyysin keinoin.
- Opiskelija osaa lukea kolmivaihejärjestelmiä niin selkeästi, että pystyy vahvaa ymmärrystään hyödyntäen päättelemään vikatilanteiden virrat ja jännitteet.
- Opiskelija ymmärtää Fourier-sarjakehitelmän ja taajuusvasteen roolit Fourier-analyysissä ja pystyy näitä hyödyntäen ratkaisemaan minkä tahansa kytkennän minkä tahansa jännitteen tai virran, kun lähde syöttää tavallisesta poikkeavaa jaksollista signaalia.