LEERSTOF EPS
Electronic Power Systems
13-11-2017
,INHOUDSOPGAVE
Week 1............................................................................................................................................. 4
Charge (Lading)................................................................................................................................................ 4
Current (Stroom).............................................................................................................................................. 4
Voltage (Spanning).......................................................................................................................................... 4
Kirchoff’s Laws.................................................................................................................................................. 5
De wet van Ohm................................................................................................................................................ 5
Independent Sources....................................................................................................................................... 6
Elektrische systemen in de luchtvaart..................................................................................................... 6
Week 2:............................................................................................................................................ 6
Weerstand in serie en parallel.................................................................................................................... 6
Het delen van twee voltages........................................................................................................................ 6
Het delen van drie of meer voltages......................................................................................................... 7
Voorbeeld: Delen van drie of meer voltages..........................................................................................7
Het delen van twee stromen........................................................................................................................ 7
Node analyse: berekenen current (stroom).......................................................................................... 7
Mesh analyse: berekenen voltages............................................................................................................ 8
Advanced node voorbeeld............................................................................................................................. 8
Superposition principe................................................................................................................................... 9
Week 3:............................................................................................................................................ 9
Capacitors............................................................................................................................................................ 9
Capacitors in serie en parallel.................................................................................................................. 10
Inductors (spoel) in serie en parallel..................................................................................................... 11
Week 4: Complex numbers...................................................................................................... 12
Het optellen/aftrekken en vermenigvuldigen van Complex Numbers....................................13
De modulus/magnitude van een complex number.........................................................................14
De hoek tussen een lijn en de positieve x-as.......................................................................................16
Polar Form........................................................................................................................................................ 16
Rekenen met de polar form....................................................................................................................... 17
Eulers relations............................................................................................................................................... 18
Complex impedance...................................................................................................................................... 18
Het gebruik van phasors............................................................................................................................. 19
Week 5: Sinusoidal V en I......................................................................................................... 20
Sinusoidal voltages and currents............................................................................................................ 20
Voltage en effectief voltage........................................................................................................................ 20
Week 6/7: AC steady state....................................................................................................... 21
Complex impedance...................................................................................................................................... 21
Capacitive en inductive load..................................................................................................................... 21
2
, De power in capacitive en inductive load............................................................................................ 23
De algemene vorm (RLC load).................................................................................................................. 23
Apparent and reactive power................................................................................................................... 24
Apparent power (dit zou gezien kunnen worden als de output)...............................................24
Het system van drie fases........................................................................................................................... 25
Line voltage vs. phase current.................................................................................................................. 25
Ster en driekhoek connecties.................................................................................................................... 26
Week 8: three phase systems.................................................................................................. 26
Mutual inductance........................................................................................................................................ 26
Transformer (Transformator)................................................................................................................. 27
Rectifier.............................................................................................................................................................. 27
Bijlage 1: Standaardwaardes.................................................................................................. 28
3
,WEEK 1
De leerstof bestaat uit de hoorcolleges en werkcolleges van week 1
Charge (Lading)
Deeltjes kunnen positief geladen zijn (protons) of negatief geladen
(electrons). De lading wordt gemeten in coulomb en wordt gedefinieerd
als:
e=−1.6∗10−19 coulomb
Elektrische lading: q = n*e, dus het aantal deeltjes vermenigvuldigen met
de bovenstaande vergelijking geeft de elektrische lading aan (q kan
positief of negatief zijn).
Current (Stroom)
Elektrische lading wordt gedefinieerd als de hoeveelheid deeltjes lading
die stromen per tijdseenheid (meestal in seconden).
- Het wordt gemeten in Amperes (A) -> 1A is 1 coulomb/seconde.
- Constante stroom -> I=q/t (lading/tijdseenheid)
- Variërende stroom -> I=dq/dt (de afgeleide van q/t).
Stroom beweegt zich van een hoog potentieel naar
een laag potentieel en heeft daarmee een positieve
richting. Een ‘’passive element’’ gebruikt power en
daarmee daalt het voltage en een ‘’active element’’
levert power.
Voltage (Spanning)
De potentiele energie zorgt ervoor dat de elektronen beginnen te stromen.
- Het wordt gemeten in Volt (V) -> 1V= 1J/c (Joule/coulomb)
Node: het knooppunt tussen twee of meer elementen in een circuit.
4
, Branch: het element tussen twee ‘nodes’.
Kirchoff’s Laws
Kirchoff’s Current Law
De optelsom van de currents in een node is 0
Kirchoff’s Voltage Law
De optelsom van de voltages is 0 voor elke gesloten kring in een circuit.
Gesloten kring: het pad wat begint en eindigt in dezelfde node.
De wet van Ohm
Resistor (weerstand)
Een weerstand is een passief element. Het zorgt voor een vermindering
van de stroom in een circuit. Voor een standaardtabel, zie bijlage 1.
De relatie van een spanning en stroom in een weerstand is:
U=I∗R -> R=U /I -> I =U / R
De power van een weerstand is:
P=U∗I
2
U
P= =R∗I 2
R
Power (P) wordt uitgedrukt in Watt -> Joule/Seconde
5
Electronic Power Systems
13-11-2017
,INHOUDSOPGAVE
Week 1............................................................................................................................................. 4
Charge (Lading)................................................................................................................................................ 4
Current (Stroom).............................................................................................................................................. 4
Voltage (Spanning).......................................................................................................................................... 4
Kirchoff’s Laws.................................................................................................................................................. 5
De wet van Ohm................................................................................................................................................ 5
Independent Sources....................................................................................................................................... 6
Elektrische systemen in de luchtvaart..................................................................................................... 6
Week 2:............................................................................................................................................ 6
Weerstand in serie en parallel.................................................................................................................... 6
Het delen van twee voltages........................................................................................................................ 6
Het delen van drie of meer voltages......................................................................................................... 7
Voorbeeld: Delen van drie of meer voltages..........................................................................................7
Het delen van twee stromen........................................................................................................................ 7
Node analyse: berekenen current (stroom).......................................................................................... 7
Mesh analyse: berekenen voltages............................................................................................................ 8
Advanced node voorbeeld............................................................................................................................. 8
Superposition principe................................................................................................................................... 9
Week 3:............................................................................................................................................ 9
Capacitors............................................................................................................................................................ 9
Capacitors in serie en parallel.................................................................................................................. 10
Inductors (spoel) in serie en parallel..................................................................................................... 11
Week 4: Complex numbers...................................................................................................... 12
Het optellen/aftrekken en vermenigvuldigen van Complex Numbers....................................13
De modulus/magnitude van een complex number.........................................................................14
De hoek tussen een lijn en de positieve x-as.......................................................................................16
Polar Form........................................................................................................................................................ 16
Rekenen met de polar form....................................................................................................................... 17
Eulers relations............................................................................................................................................... 18
Complex impedance...................................................................................................................................... 18
Het gebruik van phasors............................................................................................................................. 19
Week 5: Sinusoidal V en I......................................................................................................... 20
Sinusoidal voltages and currents............................................................................................................ 20
Voltage en effectief voltage........................................................................................................................ 20
Week 6/7: AC steady state....................................................................................................... 21
Complex impedance...................................................................................................................................... 21
Capacitive en inductive load..................................................................................................................... 21
2
, De power in capacitive en inductive load............................................................................................ 23
De algemene vorm (RLC load).................................................................................................................. 23
Apparent and reactive power................................................................................................................... 24
Apparent power (dit zou gezien kunnen worden als de output)...............................................24
Het system van drie fases........................................................................................................................... 25
Line voltage vs. phase current.................................................................................................................. 25
Ster en driekhoek connecties.................................................................................................................... 26
Week 8: three phase systems.................................................................................................. 26
Mutual inductance........................................................................................................................................ 26
Transformer (Transformator)................................................................................................................. 27
Rectifier.............................................................................................................................................................. 27
Bijlage 1: Standaardwaardes.................................................................................................. 28
3
,WEEK 1
De leerstof bestaat uit de hoorcolleges en werkcolleges van week 1
Charge (Lading)
Deeltjes kunnen positief geladen zijn (protons) of negatief geladen
(electrons). De lading wordt gemeten in coulomb en wordt gedefinieerd
als:
e=−1.6∗10−19 coulomb
Elektrische lading: q = n*e, dus het aantal deeltjes vermenigvuldigen met
de bovenstaande vergelijking geeft de elektrische lading aan (q kan
positief of negatief zijn).
Current (Stroom)
Elektrische lading wordt gedefinieerd als de hoeveelheid deeltjes lading
die stromen per tijdseenheid (meestal in seconden).
- Het wordt gemeten in Amperes (A) -> 1A is 1 coulomb/seconde.
- Constante stroom -> I=q/t (lading/tijdseenheid)
- Variërende stroom -> I=dq/dt (de afgeleide van q/t).
Stroom beweegt zich van een hoog potentieel naar
een laag potentieel en heeft daarmee een positieve
richting. Een ‘’passive element’’ gebruikt power en
daarmee daalt het voltage en een ‘’active element’’
levert power.
Voltage (Spanning)
De potentiele energie zorgt ervoor dat de elektronen beginnen te stromen.
- Het wordt gemeten in Volt (V) -> 1V= 1J/c (Joule/coulomb)
Node: het knooppunt tussen twee of meer elementen in een circuit.
4
, Branch: het element tussen twee ‘nodes’.
Kirchoff’s Laws
Kirchoff’s Current Law
De optelsom van de currents in een node is 0
Kirchoff’s Voltage Law
De optelsom van de voltages is 0 voor elke gesloten kring in een circuit.
Gesloten kring: het pad wat begint en eindigt in dezelfde node.
De wet van Ohm
Resistor (weerstand)
Een weerstand is een passief element. Het zorgt voor een vermindering
van de stroom in een circuit. Voor een standaardtabel, zie bijlage 1.
De relatie van een spanning en stroom in een weerstand is:
U=I∗R -> R=U /I -> I =U / R
De power van een weerstand is:
P=U∗I
2
U
P= =R∗I 2
R
Power (P) wordt uitgedrukt in Watt -> Joule/Seconde
5
