S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

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

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

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

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

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

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

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

ELEC-C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

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

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

DEE Sähkötekniikan perusteet

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

DEE Sähkötekniikan perusteet

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

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

Sähkötekniikka ja elektroniikka

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

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

Sähkötekniikka ja elektroniikka

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Kun järjestelmää kuvataan operaattorilla T, sisäänmenoa muuttujalla u ja ulostuloa muuttujalla y, voidaan kirjoittaa. y T u.

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

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, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 7. Tehtävä 1

FYSP1082/3 Vaihtovirtakomponentit

Sähkötekniikka ja elektroniikka

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

VASTUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

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

1. Erään piirin impedanssimittauksissa saatiin seuraavat tulokset:

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Ledien kytkeminen halpis virtalähteeseen

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /7 Laskuharjoitus 9: Teheveninin ja Nortonin menetelmät

ELEC-C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen, versio

Sähkötekniikka ja elektroniikka

SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 2(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

3D-kuva A B C D E Kuvanto edestä Kuvanto sivulta Kuvanto päältä. Nimi Sotun loppuosa - Monimuotokoulutuksen soveltavat tehtävät 20 p. Tehtävä 1 3p.

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

LUENTO 9, SÄHKÖTURVALLISUUS - HARJOITUKSET

TA00AB71 Tasasähköpiirit (3 op) Syksy 2011 / Luokka AS11

Sähkötekniikka ja elektroniikka

DEE Sähkötekniikan perusteet

Transkriptio:

S-55.00 SÄHKÖTKNKKA JA LKTONKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu Kimmo Silvonen Tentti 4.5.0: tehtävät,3,4,6,8.. välikoe: tehtävät,,3,4,5.. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,0. Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, [MAOL], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] Merkitse kiertävään listaan arviosi siitä, milloin olet suorittanut labrat (lukukausi)!. Laske virta. = Ω, = Ω, 3 = 4 Ω, = 0 V, J = A, J = A, J 3 = 5 A. 3 J J J 3. Tarkastelun alkuhetkellä (t = 0) ja sen jälkeen kytkin k on auki. Sitä ennen kondensaattoriin on varattu jännite u(0) = 5 V. Kytkin k suljetaan hetkellä t = 0. Laske virta i(t), kun t 0. = 8 V, C = 0,5 F, = 3 Ω, = 0 Ω. k t = 0 k i(t) t < 0 C u(t) 3. Laske virta. = 0 0 V, = 0 90 V, = 4 Ω, L = 0, H, C = 0,05 F, ω = 0 rad L C s. 4. Jännitteiden tehollisarvot tunnetaan. Mikä on jännitelähteestä otettu kompleksinen teho? = 0 Ω, U = 0 V, U = 30 V, U 3 = 0 V. U U L 0 3 U 3 5. Tasajännitelähde liitetään parijohtoon hetkellä t = 0. Laske jännitteen u (t) kolme ensimmäistä nollasta poikkeavaa arvoa. = 75 V, S = 5 Ω, = 00 Ω, L = 00 Ω. s {}}{ S t = 0 u u Vastaa vain neljään tehtävään! atkaisut ovat Nopan kohdassa Muu materiaali, tulosten pitäisi tulla Noppaan huomenna. Oodin palautejärjestelmä sulkeutuu tänään. Palauteaktiivisuuden takia kaikki saavat uumoillun lisäpisteen. Käännä L

6. Laske virta. = kω, = kω, 3 = kω, = 0 V. 3 + 7. Jännitettä säätämällä on mitattu ja piirretty oheiset käyrät. Laske n ja dynaaminen resistanssi r d kuvan toimintapisteessä. ln i S = ln i ln S = u nu T. U T = 5 mv, u = 0,0 V, = 0,36 ma, = 3,0 ma. ln i i ln (ln i ) u u ln i u u i u 8. Laske virta. Voit laskea osavirrat yksi kerrallaan. = 4 V, = 3,3 kω, β = 99, U B = 0,7 V. B B U 3 9. Millä vastuksen 3 arvolla FT on T- ja SAT-alueiden rajakohdassa? = 0 V, = 300 kω, = 700 kω, U t = V, K = 0, ma V. 3 U S 0. Auton akusta ( = V) halutaan tasajännite U O = 5 V kuvan kytkennällä. Hakkuri kaksinkertaistaa jännitteen, jos sen kytkintä ohjataan = 50% pulssisuhteella. Laske regulaattorin (785) tehohäviö P G ja akusta otettu virta. Oleta, että hakkurissa ei tapahdu tehohäviötä! Kuormavastus = 5 Ω. i hakkuri 785 o c 0 U O Vastaa vain neljään tehtävään/koe! Seuraava tentti on todennäköisesti jo elokuun lopulla. hamuotila ennusti 7..0, että kolmen lumisen pakkastalven ketjun saattaa päättää kylmä kesä ehditte hyvin lukea! Terv. X

S-55.00 SÄHKÖTKNKKA JA LKTONKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu Kimmo Silvonen Tentti 4.5.0: tehtävät,3,4,6,8.. välikoe: tehtävät,,3,4,5.. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,0. Saat vastata vain neljään tehtävään/koe. Sallitut: Kako, (gr.) laskin, [MAOL], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] Merkitse kiertävään listaan arviosi siitä, milloin olet suorittanut labrat (lukukausi)!. Laske virta. = Ω, = Ω, 3 = 4 Ω, = 0 V, J = A, J = A, J 3 = 5 A. 3 J 3 + J J 3 J 3 3 +J {}}{ + 3 3 = 0 () 3 = J = A + 3 () 3 + = J 3 = J 3 3 = 4 A (3) Tulkintoja; jos vastuksen jännite tai virta tunnetaan, se voidaan korvata vastaavalla lähteellä. Huomaa, että vastuksessa lähteen jännite ja virta ovat aina suunniltaan sellaiset, että teho virtaa lähteeseen päin. Myös erilaiset seuraavien kuvien yhdistelmät täyttäisivät Kirchhoffin lait: 6 3 + 3 + 6 3 3 3 6 + + + 6 0 4 5 4 4 5. Tarkastelun alkuhetkellä (t = 0) ja sen jälkeen kytkin k on auki. Sitä ennen kondensaattoriin on varattu jännite u(0) = 5 V. Kytkin k suljetaan hetkellä t = 0. Laske virta i(t), kun t 0. = 8 V, C = 0,5 F, = 3 Ω, = 0 Ω. k t = 0 k i(t) t < 0 C u(t) C du dt {}}{ + i +u = 0 u = B + Ae t/τ (4) + C A τ et/τ + (B + Ae t/τ ) = 0 (5) B }{{ + } A C A τ et/τ = 0 B= }{{} τ= C=5 s (6) u(0) = B + Ae 0/τ = B + A A = u(0) B (7) i(t) = u(t) = B (u(0) B)e t/τ = ( u(0))e t/τ (8) i(t) = 0,3 e t/5 s A (9)

3. Laske virta. = 0 0 V, = 0 90 V, = 4 Ω, L = 0, H, C = 0,05 F, ω = 0 rad + L C { + jωl + ( ) = 0 = + jωl+ (0) jωc ) = 0 ( ) jωc + + + jωl + = 0 () ( ) 0j j0,5 + 4 0 + 4 + 4 j + 4 = 0 () 0j(j + 4) (j + 4) (j + 4) + 4(0 + 4) = 0 (3) 0j(j + 4) 40 80 + 80j = = (j + 4) (j + 4) + 6 0 + 6 = 0 0j = 8,3 45 A (4) 4. Jännitteiden tehollisarvot tunnetaan. Mikä on jännitelähteestä otettu kompleksinen teho? = 0 Ω, U = 0 V, U = 30 V, U 3 = 0 V. U U L 0 3 U 3 = U = 0,5 A (5) = ϕ (6) U = jωl ωl = U U = 60 Ω (7) U 3 = 3 3 = U 3 U = 40 Ω (8) = U + U + U 3 = ( + jωl + 3 ) (9) S = = ( + jωl + 3 ) = ( + 3 + jωl) (0) S = (60 + j60) 0,5 = 5 + j5 VA () = ( + jωl + 3 ) 0 = 30 + j30 0 = 30 0 V () 4 4 j = 0,5 45 A (3) = S = 5 j5 30 0 = S = = 30 0 0,5 + 45 = 5 + 45 VA (4) ϕ = ϕ ϕ = 0 (45 ) = +45 = ϕ S (5) s.

5. Tasajännitelähde liitetään parijohtoon hetkellä t = 0. Laske jännitteen u (t) kolme ensimmäistä nollasta poikkeavaa arvoa. = 75 V, S = 5 Ω, = 00 Ω, L = 00 Ω. s {}}{ S t = 0 u u Johdolle lähtevä jatkuva jänniteaalto: u (0) = S + = S + = 4 5 L = 60 V (6) Yksinkertaisuuden vuoksi lähteen sisäinen vastus on nolla. Läpäisykerroin kuormassa: τ = L L + = L L + = 4 3 (7) Heijastuskertoimet johdon päissä: ρ = L L + = ρ = S S + = L L + = 3 S S + = 3 5 (8) (9) destakaiset heijastukset summautuvat toisiinsa, koska lähde syöttää jatkuvaa tasajänniteaaltoa: u ( t) = τ u (0) = 80 V (30) u (3 t) = ( + ρ ρ )τ u (0) = 4 80 V = 64 V 5 (3) u (5 t) = ( + ρ ρ + (ρ ρ ) )τ u (0) = 80 = 67,0 V 5 (3) u (7 t) = ( + ρ ρ + (ρ ρ ) + (ρ ρ ) 3 )τ u (0) = 04 80 = 66,56 V 5 (33) Lopputilanne voidaan laskea geometrisen sarjan summana (peräkkäisten termien suhde q = ρ ρ ): u ( ) = τ u (0) = ρ ρ + 5 4 75 = 66,67 V (34) 3

6. Laske virta. = kω, = kω, 3 = kω, = 0 V. 3 0 ma + 0 0 ma 0 ma 0 ma + 0 + = 0 = (35) 3 + ( + ) }{{} = 0 (36) = + = 0 ma (37) 3 Yllä kuvaan on merkitty 0 ma:n "zombivirta" (ks. lektroniikka ja puolijohdekomponentit). =. Lukuarvoista johtuu, että nyt =, yleensä ei ole! 7. Jännitettä säätämällä on mitattu ja piirretty oheiset käyrät. Laske n ja dynaaminen resistanssi r d kuvan toimintapisteessä. ln i S = ln i ln S = u nu T. U T = 5 mv, u = 0,0 V, = 0,36 ma, = 3,0 ma. ln i i ln (ln i ) u u ln i u u i u U ( ln i ) = (ln ln S ) (ln ln S ) = ln ln = ln i (38) S ( ln i ) = U U = u = ln i (39) S nu T nu T nu T n = u =,9 (40) U T ln i r d = u i =,88 Ω (4) + = 5,685 ma (4) r d = nu T =,85 Ω (43) Molemmat r d :n laskutavat ovat OK; tulokset ovat sitä lähempänä toisiaan, mitä pienempi on väli. Tarkistuksia (virtaa S ei tarvinnut tuntea, mutta toki tehtävän laatijana tunnen sen): n =,9 (44) S = 0 na (45) U = 0,69 = S e U nu T = 0,36 ma (46) U = 0,7 = S e U nu T = 5,3 ma (47) U = 0,7 = S e U nu T = 3,0 ma (48)

8. Laske virta. Voit laskea osavirrat yksi kerrallaan. = 4 V, = 3,3 kω, β = 99, U B = 0,7 V. B B + (β + ) B + U B = 0 B = U B (β + ) + U B + (β + ) B = 0 B = U B (β + ) 3 = 5 µa (49) = 5 µa (50) + B3 + U B3 = 0 B3 = U B3 = 000 µa (5) = (β + ) B + B + β B + B3 + β B3 (5) = (β + )( B + B + B3 ) = 00 00 µa (53) = 0 ma (54) 9. Millä vastuksen 3 arvolla FT on T- ja SAT-alueiden rajakohdassa? = 0 V, = 300 kω, = 700 kω, U t = V, K = 0, ma V. 3 U S U GS = V G = = 7 + (55) = K[(U GS U t )U S US] = K(U GS U t ) (56) (U GS U t )U S U S = (U GS U t ) (57) US (U GS U t )U S + (U GS U t ) = 0 (58) U S = (U GS U t ) ± 4(U GS U t ) 4(U GS U t ) (59) U S = U GS U t (60) U S = U GS U t = 3 = 3 K(U GS U t ) (6) 3 = (U GS U t ) = kω K(U GS U t ) (6)

0. Auton akusta ( = V) halutaan tasajännite U O = 5 V kuvan kytkennällä. Hakkuri kaksinkertaistaa jännitteen, jos sen kytkintä ohjataan = 50% pulssisuhteella. Laske regulaattorin (785) tehohäviö P G ja akusta otettu virta. Oleta, että hakkurissa ei tapahdu tehohäviötä! Kuormavastus = 5 Ω. i hakkuri 785 o c 0 U O U = t ON + t OFF t OFF = T = = 4 V (63) T t ON O = U O = 3 A (64) U O O = 6 A (65) P G = (U U O ) O = 7 W (66)