Opinto-opas

Osaamistavoitteet

Opintojakson päätavoitteena on oppia käsittelemään sähkökoneita energian muuntimina, joilla voidaan tuottaa loppukäyttäjän tavoitteiden mukainen tehon hallinta.

Opintojakson fysiikan osion hyväksytysti suoritettuaan opiskelija osaa soveltaa magneettipiirien sekä pyörivän liikkeen mekaniikan peruslakeja ja laskentamalleja yksinkertaisiin sähkökonesovelluksiin.
Suoritettuaan sähkökoneita käsittelevän osion hyväksytysti opiskelija osaa
- kuvailla muuntajan ja yleisimpien pyörivien sähkökoneiden toimintaperiaatteen
- sähkökoneita koskevat keskeiset termit ja tulkita niiden avulla laitteiden kilpiarvoja
- laatia sähkökoneiden yksinkertaistetut sijaiskytkennät sekä suunnitella ja toteuttaa perusmittauksia, joilla sijaiskytkentöjen parametriarvoja määritetään
- laskea sähkökoneiden suoritusarvoja, kuten virta, jännite, teho ja momentti, eri käyttötilanteissa
- käyttää laskelmien tuloksia koneiden kuormituksen ja lämpenemän arviointiin sekä sopivan laitteen valintaan yksinkertaisissa sovelluksissa.

Sisältö

Fysiikka
- magneettipiirit, magneettipiirin Ohmin laki, induktanssin laskeminen
- magneettipiirin kyllästys
- pyörivän liikkeen mekaniikka
Muuntajat
- rakenne ja toiminta
- sijaiskytkentä ja sijaiskytkennän parametrien määritys
- kuormitettavuus ja hyötysuhde
- rinnankäyttö, kytkentäryhmät
- redusointi, häviöiden, hyötysuhteen, jännitehäviön ja jännitteen aleneman laskenta
Pyörivät sähkökoneet
- tasasähkökoneen rakenne ja toiminta
- sähkömoottorin momentti, nopeus ja teho
- kuormitettavuus ja momenttikäyrä
- epätahtikoneen rakenne ja toiminta, kolmivaihekäämityksen pyörivä magneettikenttä
- epätahtikoneen sijaiskytkentä: jännitteiden, virtojen, tehojen ja vääntömomentin laskenta
- tahtikoneet ja niiden rakenne
Sähkökoneen valinta
- lämpenemä jatkuvassa ja jaksollisessa käytössä, hetkellinen ja jatkuva kuormitettavuus
- kilpiarvot sekä käyttötavan ja ympäristön merkitys

Esitietovaatimukset

Sähköalan fysiikan sekä tasa- ja vaihtosähköpiirien ja sähkömittaustekniikan opintojaksojen sisältöjä vastaava osaaminen.

Oppimateriaalit

Opintojaksolla ilmoitettavan ja jaettavan sähköisen materiaalin lisäksi oppikirjat
- Pyörivän liikkeen mekaniikka: Suvanto, Tekniikan fysiikka 1, Edita.
- Sähkömagnetismi: Suvanto ja Laajalehto, Tekniikan fysiikka 2, Edita.
- Sähkökoneet: Hietalahti, Muuntajat ja sähkökoneet, Tammertekniikka.
Materiaali voi olla osittain englanninkielistä.

Lisätiedot

Opintojaksoon sisältyy yhden opintopisteen laajuinen fysiikan osuus.
Laboratoriotyöt ja tentit edellyttävät läsnäoloa kampuksella.
Laboratoriotyöt ovat ryhmätöitä.

Esitietovaatimukset

Sähköalan fysiikan sekä tasa- ja vaihtosähköpiirien ja sähkömittaustekniikan opintojaksojen sisältöjä vastaava osaaminen.