Ηλεκτρικά κυκλώματα (ΜΠΔ 121)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Θεωρήσεις–νόμοι δικτύων, ιδανικά στοιχεία κυκλωμάτων, αντιστάτες, πυκνωτές, πηνία, μετασχηματιστές, τροφοδοτικά, μεταφορά ισχύος..
Εργαστηριακές ασκήσεις: Στο εργαστήριο Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων προσομοιώνεται και αναλύεται η λειτουργία ηλεκτρικών κυκλωμάτων με χρήση του λογισμικού PSpice-Student version. Εξοικείωση των φοιτητών με το λογισμικό και τις δυνατότητες του. Μοντελοποίηση και επίλυση κυκλωμάτων συνεχούς ρεύματος (DC): Μελέτη κυκλωμάτων με ανεξάρτητες πηγές τάσης και ρεύματος, εξαρτημένες πηγές τάσης και ρεύματος. Μοντελοποίηση και επίλυση κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος (AC): Φασιθέτες (phasors), σύνθετη αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα (ωμική αντίσταση, επαγωγική αντίσταση, χωρητική αντίσταση), μετασχηματιστές, τριφασικά συστήματα. Επίλυση επιλεγμένων κυκλωμάτων από τους φοιτητές και επαλήθευση των αποτελεσμάτων του λογισμικού.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αναλύει με εξισώσεις και με λογισμικό την λειτουργία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων (AC, τριφασικά και DC) με έμφαση σε βιομηχανικές εφαρμογές (κινητήρες, μετασχηματιστές, φορτιστές).
•  Αξιολογεί τα ηλεκτρικά κυκλώματα ως προς τα χαρακτηριστικά τους (κέρδος, απόδοση, αποθήκευση ενέργειας)
•  Βαθμολογεί διαφορετικές τεχνολογίες συσσωρευτών, χαρακτηριστικά βιομηχανικών καταναλωτών (κινητήρες)
•  Εκτιμάει (Υπολογίζει) τις ενεργειακές απώλειες κυκλωμάτων.
•  Εξετάζει την συμπεριφορά βιομηχανικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων (κατανάλωση ισχύος, συντελεστή ισχύος κινητήρων)
•  Ερμηνεύει την ηλεκτρομαγνητική συμπεριφορά των ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
•  Συγκρίνει (Αξιολογεί) διαφορετικές τεχνολογίες συσσωρευτών, χαρακτηριστικά βιομηχανικών καταναλωτών (κινητήρες)
•  Ονομάζει διαφορετικές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας σε συσσωρευτές, μεθόδους αποθήκευσης ηλ. ενέργειας, ασφάλειας ηλ. κυκλωμάτων, επικινδυνότητα ηλεκτροπληξίας.
•  Υπολογίζει αντιστάθμιση τριφασικών κυκλωμάτων με πυκνωτές.
•  Χρησιμοποιεί λογισμικό προσομοίωσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αυτόνομη εργασία
•  Ομαδική εργασία
•  Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
•  Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
•  Γραπτή επικοινωνία
•  Προφορική επικοινωνία
•  Χρήση Υπολογιστή
•  Επίλυση προβλημάτων

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
1) Ηλεκτρικά/ηλεκτρονικά κυκλώματα, συγκεντρωμένα/κατανεμημένα κυκλώματα, κέρδος κυκλώματος, αναλογικό/ψηφιακό σήμα, μονάδες μέτρησης ηλεκτρικών μεγεθών, ανοικτό/κλειστό κύκλωμα, ορισμός γείωσης, ιδανικά στοιχεία κυκλωμάτων (αντιστάτες, πυκνωτές, πηνία), εξαρτημένες πηγές ηλ. ενέργειας, επίδειξη χρήσης του λογισμικού PSpice-Student version για την προσομοίωση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων.
2) Ηλεκτρική αντίσταση στοιχείου σε κυκλώματα συνεχούς και ημιτονοειδούς διέγερσης (ωμική, αυτεπαγωγική, χωρητική), συνδυασμός ηλεκτρικών παθητικών στοιχείων (σειρά, παράλληλα, Υ, Δ), Νόμος Ohm, Νόμος Joule, επίδειξη χρήσης του λογισμικού PSpice-Student version για την προσομοίωση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων.
3) και 4) Παθητικά στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας (πηνία, πυκνωτές), διαφορικές εξισώσεις πρωτοτάξιων και δευτεροτάξιων ηλ. κυκλωμάτων, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version, διαιρέτης τάσης/ρεύματος, πραγματικές πηγές, συνδυασμός πηγών, Θεωρήματα Norton καιThevenin, κύκλωμα μέγιστης μεταφορά ισχύος, σε ηλεκτρικά κυκλώματα, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
5) Επανάληψη σε μιγαδικούς, ημιτονοειδές ηλεκτρικό σήμα, χρήση φασόρων για μοντελοποίηση τάσης /ρεύματος, διαφορά φάσης τάσης/ρεύματος, αναπαράσταση των τριών ηλεκτρικών αντιστάσεων (R, XL, Xc) και ισχύων (P, Q, S) στο μιγαδικό επίπεδο, ισοδύναμη σύνθετη αντίσταση, ανάλυση κυκλώματος ημιτονοειδούς διέγερσης (εφαρμογή βρόχων και κόμβων, αρχή επαλληλίας για υπολογισμό τάσεων/ρευμάτων AC κυκλώματος), προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
6) Απόκριση συχνότητας κυκλώματος ημιτονοειδούς διέγερσης, συντονισμός L, C σειράς, κέρδος τάσης/ρεύματος/αγωγιμότητας/αντίστασης κυκλώματος, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
7) Μονοφασικά ηλεκτρικά κυκλώματα ημιτονοειδούς διέγερσης (συντελεστής ισχύος, διόρθωση συντελεστή ισχύος, απώλειες ισχύος, απόδοση κυκλώματος), προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
8) Τριφασικά ηλεκτρικά κυκλώματα ημιτονοειδούς διέγερσης (υπολογισμός αντιστάσεων, τάσεων, ρευμάτων, ενεργή ισχύς, άεργη ισχύς, φαινόμενη ισχύς, συντελεστής ισχύος, διόρθωση συντελεστή ισχύος), προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
9) Μετασχηματιστές, μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ισχύος, ηλεκτρικά φίλτρα (χαμηλοπερατό, υχηπερατό), μετατροπείς ισχύος σε φωτοβολταϊκά πάρκα, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
10) Θέματα ασφάλειας ηλεκτρικών κυκλωμάτων, ασφάλειες υπέρτασης, διαφορικοί διακόπτες ρευμάτων διαρροής βραχυκύκλωσης, ρόλος γείωσης, αντικεραυνική προστασία, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
11) Τεχνολογίες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας σε συσσωρευτές, (μπαταρίες, υπερπυκνωτές), τεχνικά χαρακτηριστικά συσσωρευτών, συστήματα και προδιαγραφές φόρτισης ηλεκτρικού οχήματος, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
12) Ηλεκτρικό κύκλωμα σύγχρονων ηλεκτρικών μηχανών, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.
13) Ηλεκτρικό κύκλωμα επαγωγικών ηλεκτρικών μηχανών, προσομοιώσεις στο PSpice-Student version.

Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Σχόλια για την Αξιολόγηση των Φοιτητών :
Ο τελικός βαθμός μαθήματος είναι προβιβάσιμος (>=5) αν είναι προβιβάσιμοι οι επί μέρους βαθμολογίες: i) βαθμός της τελικής εξέτασης (>=5), ii) ο βαθμός από τον Μ.Ο. βαθμολογιών των εργ. ασκήσεων (>=5).
Ο τελικός βαθμός μαθήματος υπολογίζεται από τον βαθμό τελικής εξέτασης με βάρος 80% και από τον Μ.Ο. των εργ. ασκήσεων με βάρος 20%.

Η πρόοδος είναι προαιρετική, προσμετρά μόνο αν ο βαθμός της είναι >=5,0, με βάρος 50% επί της τελικής εξέτασης μαθήματος.
Η συμμετοχή σε όλες τις προγραματισμένες εργαστηριακές ασκήσεις είναι υποχρεωτική.
Ο βαθμός των εργ. ασκήσεων υπολογίζεται από τον Μ.Ο. των επί μέρους εργ. ασκήσεων.
 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

1) Ηλεκτρικά κυκλώματα, Γεωργιλάκης Παύλος Σ., Εκδότης: Κλειδάριθμος, ISBN: 9789602098868, Αριθμός Σελίδων: 301
2) Εφαρμοσμένα Ηλεκτρικά Κυκλώματα για Μηχανικούς, Σεργάκη Ελευθερία, Εκδότης Κάλλιπος 2022, Αριθμός Σελίδων: 267