Vezja in signali v energetiki

Opis predmeta

Definicija, lastnosti in omejitve strnjenega linearnega vezja, karakteristike idealnih elementov.

Bazični električni signali: harmonični signal, enotina stopnica, enotin impulz in operacije na signalih.

Topološki opis vezja, vpadna matrika, matrika oken grafa, vejna, zančna in vozliščna metoda postavljanja enačb vezja.

Teorem o transformaciji virov, dualnost in Tellegenov teorem.

Klasična analiza: sistemska diferencialna enačba in njena rešitev, začetni pogoji in interpretacija rešitve.

Konvolucijska metoda.

Izmenična analiza: kazalci, sistemska funkcija, imitančna in prevajalna funkcija, kompleksna moč , Tellegenov teorem in Bodejev diagram

Enovhodna vezja: Théveninov in Nortonov dvopol, teorem o maksimalnem prenosu moči, resonanca.

Dvovhodna vezja: teorem o recipročnosti, parametri dvovhodnih vezij, ekvivalentna vezja in združevanje. Vhodna impedanca, preslikave impedanc in impedančno prilagajanje, prevajalne lastnosti in prevajalna funkcija.

Analiza s spektri: Signalni spektri, uporaba Fourierove trigonometrijske in eksponentne vrste in integrala pri analizi linearnih vezij.

Laplaceova transformacija: Laplaceov transform, model vezja v domeni kompleksne frekvence, začetno stanje vezja, sistemska funkcija, analiza vezij z Laplaceovo transformacijo. Računanje inverzne transformacije.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 2. stopnja

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je podati znanje o linearnih vezjih in sistemih, vključno s povezovanjem signalnih domen in analiz linearnih sistemov.

Študent spozna temeljnega znanja o strnjenih električnih vezjih in analizah linearnih električnih vezij in linearnih sistemov. Spozna predstavitve, komponiranja in analize zveznih signalov vključno s spektri in Laplaceovo transformacijo. Spoznavanje sistemskih vidikov in temeljna znanj ter razumevanj analize linearnih sistemov in izbranih fenomenov v linearnih sistemih, povezanih z elektroenergetiko in mehatroniko.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja podajajo teoretične osnove in osnovne načine sklepanja, ki so redno podkrepljeni s primeri. Avditorne vaje podajajo več primerov z namenom izboljšanja analitičnih spretnosti in osvetljevanja dodatnih vidikov. Oba procesa sta podprta z uporabo odprtega spletnega simulatorja vezij, ki omogoča prikaze v predavalnici in prostovoljno konstruktivno delo študentov doma. Gre za pokrivanje obvladljivih primerov linearnih sistemov v smislu odziva na dano vzbujanje. Reprezentacije signalov v različnih domenah so podprte z uporabo Jupyter Python okolja, ki sodeluje s simulatorjem.

Predvideni študijski rezultati

Študent bo po opravljenem modulu zmožen:

Klasificirati sistem glede na linearnost, časovno invariantnost in vzročnost;
Izbrati in uporabiti predstavitev signalov;
Uporabiti osnovne operacije na signalih;
Analizirati odzive sistema v smislu prehodnih pojavov in stacionarnih stanj ter lastnih odzivov;
Izbrati metodo analize sistema na podlagi tipa vhodnega signala;
Opraviti kompleksne analize signalov ter njihovih odzivov, kot so izračun amplitudnega ter faznega spektra;
Opraviti harmonično analizo linearnega sistema vključno z dvopoli in četveropoli.

Temeljni viri in literatura

B. P. Lahti: Linear Systems and Signals, Oxford university press, 2005
P. D. Cha, J. I. Molinder: Fundamentals of Signals and Systems, Cambridge university press, 2006
J. Mlakar: Linearna vezja in signali, Založba FE in FRI, 2002
A. Košir: Linearna vezja in signali, zbirka rešenih vaj, Založba FE in FRI, 2005.