S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Samankaltaiset tiedostot
S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC-C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

C 2. + U in C 1. (3 pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

Sähkötekniikka ja elektroniikka

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

Sähkötekniikka ja elektroniikka

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Sinin muotoinen signaali

Harjoitus 1. Tehtävä 1. Malliratkaisut. f(t) = e (t α) cos(ω 0 t + β) L[f(t)] = f(t)e st dt = e st t+α cos(ω 0 t + β)dt.

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

S Piirianalyysi 2 Tentti

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

DEE Sähkötekniikan perusteet

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

S Piirianalyysi 2 Tentti

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkötekniikka ja elektroniikka

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

S /142 Piirianalyysi 2 2. Välikoe

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

y (0) = 0 y h (x) = C 1 e 2x +C 2 e x e10x e 3 e8x dx + e x 1 3 e9x dx = e 2x 1 3 e8x 1 8 = 1 24 e10x 1 27 e10x = e 10x e10x

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

Taitaja2005/Elektroniikka. 1) Resistanssien sarjakytkentä kuormittaa a) enemmän b) vähemmän c) yhtä paljon sähkölähdettä kuin niiden rinnankytkentä

Magneettinen energia

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

S Piirianalyysi 2 Tentti

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

S Piirianalyysi 2 1. Välikoe

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /9 Laskuharjoitus 4: Kerrostamis- ja silmukkamenetelmä

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

DEE Sähkötekniikan perusteet

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df)

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

Scanned by CamScanner

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

Jakso 1: Pyörimisliikkeen kinematiikkaa, hitausmomentti

Sähkötekniikka ja elektroniikka

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

EMC Mittajohtimien maadoitus

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /7 Laskuharjoitus 8: Vaihtosähköpiireissä esiintyvät tehot

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Transkriptio:

S-55.11 SÄHKÖTKNIIKKA JA KTONIIKKA Kimmo Silvonen Tentti.1.11: tehtävät 1,3,5,6,1. 1. välikoe: tehtävät 1,,3,4,5.. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,1. Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, [MAO], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] Merkitse kiertävään listaan arviosi siitä, milloin olet suorittanut labrat (lukukausi)! 1. aske virta I 1. 1 = Ω, = Ω, 3 = 7 Ω, = 5 V, J = A, = 1 V. I 1 3 1 J. Kytkin suljetaan hetkellä t =. aske kelan virta i(t) ajan funktiona. = 1 V, = 16 V, 1 = Ω, = 3 Ω, = 4 H. i(t) 1 t = 3. aske virta I. = 1 V, = 9 V, = 4 Ω, =, H, =,5 F, ω = 1 rad I s. 4. Paljonko vastukseen siirtyy energiaa yhdessä sekunnissa? e(t) = 3 sin(ωt ϕ) V, f = 5 Hz, ϕ = 3, 1 = = 1 Ω, = 1 mh. 1 e(t) 5. aske siirtojohtoyhtälöiden avulla sinimuotoisen signaalilähteen virta I S, kun kuormavirta I = 1 A. 1 = 1 Ω, = 1 Ω, Z = 6 Ω. βs=7 {}} { Z I S I 1 I S S 1 U 1 Z U Vastaa vain neljään tehtävään! atkaisut ovat Nopan kohdassa Muu materiaali, tulosten pitäisi tulla Noppaan huomenna. Oodin palautejärjestelmä sulkeutuu tänään. Hyvän palauteaktiivisuuden takia kaikki saavat uumoillun lisäpisteen. Käännä

6. aske jännite U. 1 = Ω, = 4 Ω, 3 = Ω, 4 = 4 Ω, 5 = 1 kω, = 1 V, = 1 V. 34 1 U 5 7. aske jännite U. = 5 V, I S = 1 na, nu T = 5 mv, = 75 Ω. U 8. aske oheisen transistorivahvistimen jännitevahvistus A u = u out / signaalitaajuudella olettaen, että 1. U jω T = 5 mv, n = 1, β = 99, I B =,1 ma, B = 1 kω, = 6 kω, = 1 kω. i b B r π βi b 1 BB u out 9. aske jännite U DS olettaen triodi-alue. = 1 V, 1 = 3 kω, = 7 kω, 3 = 1 kω, U t = V, K =,1 ma V. 1 3 x 1. Hakkuriteholähteen kelan virran aaltomuoto on kuvan mukainen. Kuorma ottaa jakson aikana energiaa W OUT = P OUT T = U OUT T = U OUT Q OUT. Jännitelähteestä energiaa otetaan vain aikavälillä... t ON, missä t ON = U OUT T. aske hyötysuhde η = W OUT W IN. i t ON t OFF T i / i / t... t ON W IN Vastaa vain neljään tehtävään/koe! Seuraava tentti on heti tammikuussa. Iloista Joulua (kuitenkin)! t. X i U OUT WOUT

S-55.11 SÄHKÖTKNIIKKA JA KTONIIKKA Kimmo Silvonen Tentti.1.11: tehtävät 1,3,5,6,1. 1. välikoe: tehtävät 1,,3,4,5.. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,1. Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, [MAO], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] Merkitse kiertävään listaan arviosi siitä, milloin olet suorittanut labrat (lukukausi)! 1. aske virta I 1. 1 = Ω, = Ω, 3 = 7 Ω, = 5 V, J = A, = 1 V. I 1 3 1 J 1 I 1 (I 1 J) = (1) I 1 = J 1 = A (). Kytkin suljetaan hetkellä t =. aske kelan virta i(t) ajan funktiona. = 1 V, = 16 V, 1 = Ω, = 3 Ω, = 4 H. i() 1 t = i(t) 1 t i = B A e t/τ (3) i() = B A = = A 1 (4) 1 i di dt = (5) 1 (B A e t/τ ) ( A ) τ et/τ = (6) ( 1 B }{{} 1 A A ) e t/τ = t (7) τ mnt= }{{} jht= B = 1 = 3 A (8) τ = 1 = s (9) A = i() B = 5 A (1) i = 5 e t/ 3 (11)

3. aske virta I. = 1 V, = 9 V, = 4 Ω, =, H, =,5 F, ω = 1 rad. s I 1 I { 1 jωi 1 (I I 1 ) = I 1 = I jω 1 (1) jω 1) = ( ) 1 jω I I jω = (13) ( ) 1 j j,5 4 1 4I I 4 j 4 = (14) j(j 4) (j 4) (j 4)I 4(1 4I) = (15) j(j 4) 4 8 8j I = = (j 4) (j 4) 16 16 = j = 8,3 135 A (16) 4. Paljonko vastukseen siirtyy energiaa yhdessä sekunnissa? e(t) = 3 sin(ωt ϕ) V, f = 5 Hz, ϕ = 3, 1 = = 9 Ω, =,33 H. e(t) P 1 P/ P/ ( 1 )I jωi = I = 3 ϕ(= ) 1 jω =,186 ϕ 8,15 A (17) S = I = 1 jω = ( 1 jω) ( 1 ) (ω) (18) ( 1 ) P = e[s] = = 86 W ( 1 ) (ω) (19) P = I cos(φ φ I ) = I cos(ϕ (ϕ 8,15 )) () P = e[u I ] = I = 43 W (1) ϕ ja φ ovat fii-kirjaimia, mutta nyt eri merkityksessä. Tulos ei riipu kulmasta ϕ. Koska vastukset ovat yhtä suuret ja niissä on sama virta, ottaa puolet P :stä: yhdessä sekunnissa 43 Ws. 5. aske siirtojohtoyhtälöiden avulla sinimuotoisen signaalilähteen virta I S, kun kuormavirta I = 1 A. 1 = 1 Ω, = 1 Ω, Z = 6 Ω. βs=7 {}} { Z I S I 1 I S S 1 U 1 Z U U 1 = I 1 {}}{{}}{{}}{ U cos βs jz I sin βs = j6 () I {}}{ 1 U {}}{{}}{ I 1 = j sin βs I cos βs = j (3) Z I S = U 1 1 I 1 = 8j = 8 9 A (4)

6. aske jännite U. 1 = Ω, = 4 Ω, 3 = Ω, 4 = 4 Ω, 5 = 1 kω, = 1 V, = 1 V. I 1 34 5 1 U 3 I 3 4 I 4 = I 4 = 3 4 (5) U = 4 I 3 = 4 3 4 (6) 1 I 1 U = I 1 = U = U 4 = 1 1 1 ( 3 4 ) (7) 1 I 1 I 1 U = U = ( 1 )I 1 (8) U = 1 4 = V 1 3 4 (9) 7. aske jännite U. = 5 V, I S = 1 na, nu T = 5 mv, = 75 Ω. U D U U D I U D = (3) I S (e U D nu T 1) U D = (31) ) = ln e U D nu T U D = I S (e U D nu T 1) ln ( UD I S 1 = U D nu T (3) Alla iterointi kahdella vaihtoehtoisella tavalla (molemmista saadaan sama tulos, mutta "lonaritmi" latistaa muutosta): U D I S e U D nu T nu T ln U D I S 77,m 1,34 777,7m 771,m 1,69 777,58m 77,m 1,193 777,46m 773,m 1,116 777,34m 774,m 1,38 777,m 775,m 957,76m 777,11m 776,m 876,67m 777,199m 777,m 79,758m 777,187m 777,185m 777,16m 777,185m 778,m 77,766m 777,175m 779,m 61,57m 777,163m 78,m 53,596m 777,151m U D 777 mv (33) U D U U D = (34) U = U D = 3,45 V (35)

8. aske oheisen transistorivahvistimen jännitevahvistus A u = u out / signaalitaajuudella olettaen, että 1. U jω T = 5 mv, n = 1, β = 99, I B =,1 ma, B = 1 kω, = 6 kω, = 1 kω. i b B r π βi b u out nu T =,5 kω I B {}}{ r π i b (β 1)i b = i b = (36) r π (β 1) u out βi b = u out = βi b (37) u out = β r π (β 1) }{{} u out =6 (38) 9. aske jännite U DS olettaen triodi-alue. = 1 V, 1 = 3 kω, = 7 kω, 3 = 1 kω, U t = V, K =,1 ma. V I D 3 1 U GS x = U DS U GS = V G = = 7 1 (39) I D = K[(U GS U t )U DS UDS] (4) U }{{} DS = 3 I D = }{{} 3 K[(U }{{} GS U t ) U }{{} DS U }{{} DS ] (41) }{{} x 1 1 7 x x x 11x 1 = (4) U DS = x = 11 ± 11 4 1 1 = 11 ± 81 = 1 V (< ) (43) TI : U DS U GS U t 1 7 OK (44) Toinen ratkaisu U DS = 1 V ei käy, koska se olisi saavutettavissa vain nollavirralla, mikä ei sovi yhteen sen kanssa, että U GS > U t.

i I MIN 1. Hakkuriteholähteen kelan virran aaltomuoto on kuvan mukainen. Kuorma ottaa jakson aikana energiaa W OUT = P OUT T = U OUT T = U OUT Q OUT. Jännitelähteestä energiaa otetaan vain aikavälillä... t ON, missä t ON = U OUT T. aske hyötysuhde η = W OUT W IN. i / A i / A A 1 t t ON t OFF T... t ON W IN i U OUT WOUT Q IN = A 1 A = W IN = ton p(t) dt = I MIN }{{} 1 i ton t ON 1 i U OUT t ON = t }{{ ON = I } OUT T (45) A ton i (t) dt = i (t) dt = Q IN (46) η = W OUT W IN = U OUT T U OUT T = 1 (47) Hyötysuhde on siis 1 %. Tämänhän saattoi arvata! Kytkin, ideaalidiodi, kela ja kondensaattori ovat kaikki tehohäviöttömiä komponentteja. Näin siis teoriassa. Kelan ja kondensaattorin hetkelliset energiat ovat toki W = 1 i ja W = 1 u, mutta ne maksavat lainansa aina täysimääräisinä takaisin: kun virta tai jännite kasvaa, kasvaa varastoituneen energian määrä. Kun virta tai jännite pienenee, luovutetaan energiaa varastosta pois.