Elektriske kretser - modellering og analyse

Emnet tar sikte på å gi studenten verktøy og forståelse for modellering, analyse og drift av elektriske kretser som del av et større bærekraftige energisystem. Emnet fokuserer på metoder for analyse av ikke-likestrøms (DC) kretser, med spesielt fokus på vekselstrøm (AC)- kretser inkludert magnetisk koplede kretser og transformatorer. I tillegg vil vekselstrømskretskonsepter som aktiv og reaktiv effekt, resonanser, visere, balanserte trefasekretser osv. bli introdusert. Emnet dekker grunnleggende regulering i elektriske systemer, med eksempler fra kraftelektronikk og enkel motorstyring.

Elementer i emnet:

• Vekselstrøm- og spenning under stasjonære sinusformede forhold. Impedans, kompleks effekt, tilsynelatende effekt, aktiv effekt, reaktiv effekt. Momentanverdier, RMS-verdier, frekvens og fase. Faserepresentasjon.
• Analyse av kretser i frekvensdomenet. Aktive og passive filter, resonans og resonansfrekvens.
• Kretser med magnetisk kobling og ideell transformator. Gjensidig induktans.
• Grunnleggende trefasesystemer. IT, TT og TN-nett.
• Grunnleggende kraftelektronikk. Vekselrettere, likeretter, likestrømsomformere.
• Analogier til, samt anvendelse av, kretskonseptet og analyseteknikker på andre fysiske domener.
• Grunnleggende regulering i elektriske systemer.
• Likevektsanalyse (og sprangrespons) og PI-regulator
• Håndregning og simulering/beregning ved hjelp av digitale verktøy (F.eks. MatLab og SimuLink).
• Gruppearbeid og praktisk laboratoriearbeid.
• Øving i presentasjon

Noen justeringer av tema og fokus vil kunne forekomme, og mer detaljert informasjon om pensum blir tilgjengeliggjort ved starten av semesteret.

Studenten skal forstå:

• Utvida modellering og analyse av et utvalg kretser, og grunnleggende teknikker for å styre elektriske kretser.
• Beregne strøm, spenning og effekt i énfase- og trefasekretser under stasjonære sinusformede forhold; I tidsdomenet og frekvensdomenet.
• Anvendelse av kretskonseptet på andre fysiske domener.
• Sikkerhet på lab, fysiske kretskoblinger og feilsøking, samt presisjon og begrensninger i måleinstrumenter.

Studenten skal kunne:

• Bruke nettverksteoremer, komponentkarakteristikker og fundamentale lover i elektrisk kretsteori for å beregne parameter i systemer med et utvalg komponenter.
• Utføre systemanalyser ved hjelp av håndberegninger og simuleringer, samt praktisk oppkobling og måling på lab.
• Koble opp enkle kretser etter gitte spesifikasjoner. Måle elektriske verdier ved hjelp av multimeter og oscilloskop.
• Dimensjonere/designe et utvalg kretser.
• Utføre og rapportere gruppearbeid/laboratoriearbeid i tekniske rapporter.

Etter fullført emne kan kandidaten:

1. Bruke grunnleggende lover og analysemetoder fra dette emnet i senere deler av kandidatens studie og i arbeidssituasjoner.
2. Kjenne til norske og engelske faguttrykk for metoder/teknikker, komponenter/parametre, måleenheter mm.
3. Bruk et simuleringsverktøy for analyse av enkle energisystemer.
4. Følg sikkerhetsinstruks for laboratoriearbeid.
5. Rapportere laboratoriearbeid.

Læringsaktivitetene vil være en kombinasjon av forelesninger og studentsentrerte læringsaktiviteter.

Obligatoriske aktiviteter: Laboratoriearbeid og øvinger.

Noen av undervisningsaktivitetene skal bli undervist på engelsk.