Course syllabus

HT 2020

Kurs-PM

RRY135 Elektriska kretsar och elenergi, Z2, lp2 HT2020 (8 hp)

English title: RRY135 Electric circuits and electric power

Kursen ges av institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap

Kontaktuppgifter

Leif Eriksson (examinator, föreläsare och handledare lab 3), leif.eriksson@chalmers.se, Institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap, ED huset, plan 4, rum 4330, tel: 772 4856.

Emma Grunditz (föreläsare och handledare lab 1 och 4), emma.grunditz@chalmers.se, Institutionen för Elektroteknik, Avdelningen för Elkraftteknik, ED huset, plan 3, rum 3552, tel: 772 6010.

Anders Hildeman (övningsledare och handledare lab 3), hildeman@chalmers.se, Institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap.

Luca Boscaglia (övningsledare), luca.boscaglia@chalmers.se, Institutionen för Elektroteknik.

Vineetha Puttaraj (handledare lab 1,2 och 4), vineetha@chalmers.se , Institutionen för Elektroteknik.

Meng-Ju Hsieh (handledare lab 1,2 och 4), mengju.hsieh@chalmers.se , Institutionen för Elektroteknik.

Robert Karlsson (handledare lab 2), robert.karlsson@chalmers.se, Institutionen för Elektroteknik.

Kursens syfte

Kursen skall ge grundläggande kunskap och förståelse för elektriska kretsar och de samband och storheter som beskriver dessa. Effektiva analysverktyg och beräkningsmetoder för kretsar vid likström, växelström samt transienter behandlas. Kursen skall ge kunskaper i elkraftteknik och elektriska maskiner som automations- och mekatronikingenjören behöver i sin yrkesverksamhet. Kursen skall också ge en viss färdighet i att använda datorbaserade analysverktyg som MATLAB/Simulink och OrCAD.

Schema

TimeEdit

Kurslitteratur

Kursbok: Allan R. Hambley, "Electrical Engineering, Principles and applications", 6^th International edition eller 7^th Global edition.

Kompletterande material (läggs upp under Filer):

Kraftelektronik – Teori och uppgifter (2019) av T. Thiringer et al,

Engelsk – svensk ordlista (2020) av Eva Palmberg,

Svar till problem i Hambley (2019) av Eva Palmberg,

Formelsamling (2020) av Eva Palmberg.

Tentakit.

Labb PM-paket.

Kursens upplägg

Kursmoment: Tentamen 6.5 hp, Laborationer 1.5 hp.

Kurshemsida via CANVAS. Nyheter, presentationsmaterial från föreläsningarna, Labb-pm, kompletterande kursmaterial, länkar mm. Uppdateras löpande under kursens gång.

Föreläsningar: Se separat föreläsningsplan.

Föreläsare: Leif Eriksson och Emma Grunditz

Måndagar 10:00-11:45

Tisdagar 10:00-11:45

Torsdagar 08:00-09:45

Demonstrationer/Övningar: Se separat demonstrations- och övningsplan med rekommenderade tal från version 6 respektive version 7 av boken.

Övningsledare: Anders Hildeman och Luca Boscaglia

Onsdagar 13:15-15:00

Fredagar 08:00-09:45

Laborationer

Laborationshandledare: Emma Grunditz (Lab 1 och 4); Vineetha Puttaraj (Lab 1,2 och 4); Meng-Ju Hsieh (Lab 1,2 och 4); Robert Karlsson (Lab 2); Leif Eriksson (Lab 3); Anders Hildeman (Lab 3)

Fyra obligatoriska laborationer ingår i kursen:

Laboration 1: Datorlaboration om DC analys samt transienter inkluderande kretssimulator. Läsvecka 3
Laboration 2: Laboration om likströmsmaskinen. Läsvecka 4-5 i rum 3502, Grundkurslab vid avdelningen för Elteknik, elkrafthuset.
Laboration 3: Laboration om Op-förstärkare och LP-filter. Läsvecka 6.
Laboration 4: Datorlaboration som behandlar kraftelektronik. Läsvecka 7.

OBS: Laborationerna innehåller moment som skall utföras före laborationstillfället!

Studierna

Kursen bygger på kunskaper från kurserna i matematik i årskurs 1 (bl.a. lösning av linjära ekvationssystem, ordinära differentialekvationer av första ordningen och räkning med komplexa tal) som alltså förutsätts väl inhämtade. För analys av växelströmskretsar är den s.k. j $ω$ $ω$ $ω$ -metoden, ett matematiskt verktyg som bygger på komplex räkning, av fundamental betydelse. Erfarenheten visar samtidigt att denna metod är svår att lära sig behärska, förmodligen mycket pga bristfälliga kunskaper i komplex räkning. Ägna därför gärna extra tid att repetera denna del av matematiken.

Kursboken har många bra exempel och problem med lösningar och demonstrationerna och övningarna ger ytterligare träning. Lär dig också hitta i Formelsamlingen/Physics Handbook. Vi ska hinna med en hel del: från kretsar med likström, växelström och transienta förlopp till elektriska maskiner. Från analytisk och numerisk beräkning till simulering och lösning med dator. Börja därför i god tid och läs i den takt som planerna anger! Förbered också labbarna som startar under läsvecka 3: För att få göra laborationerna ska du ha gjort vissa beräkningar.

Slutligen: dra dig inte för att fråga föreläsare, övningsledare och labbassistenter om oklarheter och har du behov av hjälp utöver vad vi hinner stå till tjänst med på ordinarie undervisningspass så kontakta oss gärna på institutionen.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Anpassningar till distansundervisning och COVID-19 har gjorts. Detta påverkar inte lärandemålen.

Lärandemål

Behärska och kunna applicera de grundlagar som styr och storheter som beskriver elektriska kretsar: Ström, spänning, effekt, energi och kirchhoffs lagar.
Förklara elektroniska komponenters funktion och användning samt hur de modelleras: Resistor, kondensator, induktor (spole), diod, ström- och spänningskällor. Beroende källor (transistorer) och linjära kretselement. Skillnader mellan ideala och verkliga komponenter.
Behärska och kunna applicera kretsteoremen och metoderna för analys av elektriska kretsar: Serie- och parallellkoppling, ström- och spänningsdelning, superposition, ekvivalenta Thevenin- och Nortonkretsar, anpassning, nod- och maskanalys.
Formulera och lösa kretsekvationerna vid likström, stationär växelström (jw-metoden) samt vid transienta upp- och urladdningsförlopp i RC- och RL-kretsar (första ordningens system).
Utföra beräkningar på och designa några vanligt förekommande kretsar som elektriska filter, resonanskretsar, och aktiva op-förstärkarkretsar: Överföringsfunktioner, Bodediagram, frekvensdiagram.
Utföra beräkningar på och förklara den ideala transformatorns funktionssätt: Spännings-, ström- och impedans-transformering.
Utföra beräkningar på trefaskretsar: Spänning, ström, aktiv-/reaktiv-effekt, faskompensering och Y/Δ-transformering.
Förklara och beskriva funktion och drift av en likströmsmaskin: inducerad spänning, elektromagnetisk kraftverkan, samt utföra beräkningar utgående från likströmsmaskinens ekvivalenta schema, både dynamiskt och stationärt.
Genomföra beräkningar på kraftelektronisk ner-, upp-spänningsomvandlare, enskilt samt tillsammans med likströmsmaskin med mekanisk last i ett elektriskt drivsystem.
Förklara och beskriva funktion av enfas diodlikriktare samt beräkna elektriska storheter.
Applicera kretsteori på termiska kretsar i stationärtillstånd, för likströmsmotor, och kraftelektroniska komponenter.
Använda datorbaserade verktyg (MATLAB/Simulink, OrCAD) för analys och design av elektriska kretsar.
Arbeta med projekt i mindre grupper och genomföra el-laborationer på ett säkert sätt.

Examination

För slutbetyg i kursen krävs godkänt på laborationerna (1.5 hp) och på tentamen (6.5 hp).

Tentamen är skriftlig och består av uppgifter som totalt ger 50 poäng: 40 poäng - betyg 5, 30 poäng - betyg 4, 20 poäng - betyg 3. Med reservation för ändringar på grund av COVID-19.

Ordinarie tentamen: 15 jan 2021, em. På grund av COVID-19 kommer denna tenta ej att ske som salstenta. Vid distanstentamen eller alternativa examinationsformer kommer instruktioner att ges på CANVAS. Läs även COVID-19 information på Studentportalen.

Ifall omtentamen ges som salstentamen är följande hjälpmedel tillåtna:

Formelsamling: E. Palmberg ”Elektriska kretsar och Elenergi”.

Tabellverk: Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Chalmersgodkänd räknare.

Indexeringar och markeringar är tillåtna i Formelsamling samt tabellverk.

Duggor

Två frivilliga duggor kommer att erbjudas under kursen: tisdag läsvecka 4 (omfattande det stoff som gås igenom under läsvecka 1-3) samt torsdag läsvecka 7 (omfattande det stoff som gås igenom läsvecka 4-6). Duggorna kan ge upp till 6 bonuspoäng (3+3 poäng) till ordinarie tentamen samt de följande 2 omtentatillfällena. Bonuspoäng från duggorna kan endast räknas med för upp till godkänt betyg på kursen.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan