Exam text content

 

7

DEE-13200 —Sähkömateriaalioppi
Tentti 19.12.2014 Lasse Söderlund

Saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta tentissä.

5 Selvitä lyhyesti (1,5p kohta)
a) magnetostriktio
b) mihin perustuu suprajohteen suprajohtavan tilan säilyminen
(9) mitä tarkoitetaan elektrolyysikennolla
d) mitkä ovat hyvän lämpösähkömateriaalin ominaisuudet
Da a) Elektronia voidaan kuvata sekä partikkeli- että aaltoluonteen mukaisesti. Mi-
ten resistiivisyys selitetään kummassakin tapauksessa ? (3p)
b) Selvitä eristerakenteen sähkölujuus (termien merkitys). (3p)
3 a) Selvitä lyhyesti makroskooppisesti tarkasteltuna ferromagneettisen materiaa-
lin magnetoitumismekanismit ulkoisessa magneettikentässä. (3p)
b) Mitä ovat amorfiset metallilasit sekä miten niitä voidaan valmistaa jatkuvana
(mihin perustuu) ? (3p)
4. a) Selvitä diskreetin vastuskomponentin taajuuskäyttäytymistä ja vaikuttavia
tekijöitä. (3p)
b) Selvitä kolme mahdollisuutta muovin sähkönjohtavuuden aikaansaamiseksi
ja mitä tarkoitetaan ns. perkolaatiokynnyksellä. (3p)
S a) Selvitä, mitä tapahtuu sähkökentälle, kun äärettömän johtava johdepallo lai-

tetaan alunperin homogeeniseen kenttään sekä mitä tapahtuu, kun eristepal-
lo, jonka permittiivisyys on suurempi kuin ympäröivän väliaineen, laitetaan |
vastaavasti sähkökenttään. (3p)

 
b)

Mitoita transistorille tarvittavan jäähdytysprofiilin pituus oheista kuvaa ja seuraavia
tietoja hyväksi käyttäen:
- lämpöresistanssi puolijohdepalasta transistorin koteloon 1,5 *C/W

- ympäröivän ilman maksimilämpötila Ta=65 *C
= transistorin maksimilämpötila T;=150 *C
- transistorin teho P=20 W

 
   
 

   

MERVNN

  

Profiilin (mxm) ja ympäristön lämpötilaero AT
Profiilin poikkileikkaus (mm). 1 syötetyn lämpötehon funktiona.

 
Awt sin on en

DEE-53020 — Tuulivoiman perusteet | ,
Tentti 1.12.2014 Lasse Söderlund

Saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta tentissä

1. Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet: (1p/ kohta)

a) Gradienttituuli
b) Pinta-alamenetelmä
o) Kärjen nopeussuhde

od Coriolis-voima
e) Kapasiteettikerroin
n DFIG
2 Tuuli luonnonilmiönä

Kopioi oheinen karttakuva karkeasti vastauspaperiisi,
ja hahmottele karttaan rajakerroksen yläpuolisten il-
mavirtausten suuntia. Piirrä myös toinen kuva, jon-
ka avulla havainnollistat tilanteen muuttumista raja-
kerroksen siirryttäessä. Perustele vastauksesi huole]-
lisesti. (6p)

 

3 Lapasuunnittelun perusteet S
Tarkastellaan oheista tuulivoimalan lavan poikkileikkausta. Kun olet vastannut
kohtiin a)-o), paperistasi pitäisi löytyä kaikki kuvassa esiintyvät termit.
a) Mitä kohtauskulma tarkoittaa, ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat ? (2p)

b) Selitä kuvan vasemmasta yläreunasta löytyvien voimavektorien käyttäytyminen
kohtauskulman kasvaessa. (2p)

c) Miksi lavassa on oltava kierrettä pituusakselin suhteen ? Entä miten lavan kierre-
kulma on suunniteltava, jos tuulivoimalan tehoa rajoitetaan nimellistuulennopeuden
yläpuolella aktiivisen sakkaussäädön avulla ? (2p)

KIERREKULMA.

    
    

LAVAN PYÖRIMISESTÄ.
1 SEURAAVA TUULENNOPEUS:  <d—— LAVAN PYÖRIMISSUUNTA .

TUULENNOPEUS

i
1
1
1
i
'
s
,
'
i
i
i
'
i
|
i

 
 

Generaattorit ja tuulivoimalan säätäminen

a) Kirjoita mahdollisimman selkokielinen essee epätahtikoneen (eli oikosukuko-
neen) toimintaperiaatteesta. Lähde liikkeelle virrattomasta tilanteesta ja kerro,
miten epätahtikoneen moottori- ja generaattorikäytöt poikkeavat toisistaan. Pe-
rustele vielä lopuksi, miksi vakionopeuksinen tuulivoimala on luonteva toteuttaa
epätahtigeneraattorin avulla. (3p)

b) Tuulivoimalan tuottamaa tehoa aletaan rajoittaa nimellistuulennopeutta voimak-
kaammilla tuulilla. Tähän on periaatteessa olemassa kolme erilaista vaihtoehtoa.
Mitä nämä tehonsäätömenetelmät ovat, ja miten ne eroavat toisistaan ? (3p)

Energiatuotannon arviointia

Kurssin ekskursio tehtiin tänä keväänä Honkajoelle, johon Taaleritehdas Oy on ra-
kennuttanut 21,6 MW:n tuulipuiston. Puisto koostuu yhdeksästä Nordexin DFIG-
tyyppisestä turbiinista.

Jos sinulla on hallussasi Nordexin turbiinien tehokäyrät sekä mittauksiin perustuvat
tuulennopeuden weibull-jakaumat voimaloiden napakorkeuksilta, miten pystyt kar-
keahkosti arvioimaan tuulipuiston vuotuista energiantuotantoa. Kerro myös, miten
saat laskettua huippukäyttöajan ja kapasiteettikertoimen. (6p)