Παρακάτω παρουσιάζονται τα 8 προπτυχιακά μαθήματα που υποστηρίζει εργαστηριακά το Εργαστήριο Κυκλωμάτων, Αισθητήρων και Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας σύμφωνα με τον
Οδηγό Προπτυχιακών Σπουδών του Τμήματος ΗΜΜΥ:
ΗΡΥ 201 : Βασική Θεωρία Κυκλωμάτων.
Περιγραφή : Συγκεντρωμένα στοιχεία και κυκλώματα, θεμελιώδη στοιχεία των κυκλωμάτων (αντιστάτες, πυκνωτές, πηνία, ανεξάρτητες πηγές τάσης και ρεύματος), ιδανικά στοιχεία, προσεγγίσεις, παρασιτικά φαινόμενα, ισοδύναμα κυκλώματα, συσχετισμένη φορά αναφοράς, παθητικά και ενεργά στοιχεία, γραμμικότητα, μεταβλητές - παράμετροι - στιγμιαίες τιμές, χαρακτηριστικές καμπύλες, ισχύς και ενέργεια. Απλά κυκλώματα, νόμοι του Kirchhoff, θεώρημα Tellegen, συνδεσμολογίες στοιχείων, γέφυρα αντιστατών, κλιμακωτό δίκτυο, ευαισθησία σε μικρές μεταβολές, βασικές κυματομορφές σημάτων, ανάλυση μικρού σήματος, εισαγωγή στα γραμμικά χρονικά αμετάβλητα κυκλώματα, ανάλυση κυκλωμάτων 1ης, 2ης και μεγαλύτερης τάξης (διαφορικές εξισώσεις, απόκριση μηδενικής εισόδου και μηδενικής κατάστασης, πλήρης απόκριση, μεταβατική και μόνιμη κατάσταση, βηματική και κρουστική απόκριση), βασικές αρχές των μεθόδων κόμβων και βρόχων για ανάλυση γραμμικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων, εξισώσεις κατάστασης, μετασχηματισμός Laplace (ορισμός, θεωρητική ανάλυση, ιδιότητες, επίλυση διαφορικών εξισώσεων, ενδεικτικές εφαρμογές), συναρτήσεις μεταφοράς (διαγράμματα Bode, πόλοι-μηδενικά, φυσικές συχνότητες, εφαρμογή στο σχεδιασμό ταλαντωτή και στο σχεδιασμό φίλτρων).
ΗΡΥ 203 : Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων.
Περιγραφή : Ημιτονοειδής Μόνιμη Κατάσταση: Ορισμός μεγεθών ημιτονοειδούς σήματος, Παραστατικοί μιγάδες (phasors), Αναπαράσταση ημιτονοειδούς σήματος, Υπέρθεση στην ΗΜΚ, Σύνθετη αντίσταση - Σύνθετη αγωγιμότητα, Νόμοι του Ohm και του Kirchhoff στην ΗΜΚ, Συνδεσμολογίες στοιχείων, Εφαρμογή στην ανάλυση Κόμβων και Βρόχων, Κυκλώματα Συντονισμού.
Ισχύς στην ΗΜΚ: Στιγμιαία Ισχύς στην ΗΜΚ, Μιγαδική ισχύς, Ενεργές τιμές ή μέσες τετραγωνικές τιμές, Περιοδικές κυματομορφές, Το θεώρημα του Tellegen, Μέγιστη μεταφορά ισχύος, Συντελεστής ποιότητας Q.
Συζευγμένα πηνία και Μετασχηματιστές: Συζευγμένα πηνία, Γραμμικά, χρονικά σταθερά πηνία, Αμοιβαία επαγωγή, Σύζευξη μεταξύ κλάδων, Ενέργεια αποθηκευμένη στο μαγνητικό πεδίο, Ο μετασχηματιστής, Ισχύς στον μετασχηματιστή, Συντελεστής σύζευξης, Μετασχηματιστές πολλών τυλιγμάτων, Ο ιδανικός μετασχηματιστής.
Εξαρτημένες ή Ελεγχόμενες Πηγές: Εξαρτημένες ή ελεγχόμενες πηγές ρεύματος και τάσης, Σύγκριση ανεξάρτητων και εξαρτημένων πηγών, Σύζευξη μεταξύ κλάδων, Ισχύς εξαρτημένης πηγής.
Μέθοδοι Ανάλυσης Κυκλωμάτων: Συνάρτηση μεταφοράς ή συνάρτηση δικτύου, decibel, Φίλτρα συχνοτήτων, Μέθοδος Ανάλυσης Κόμβων στην ΗΜΚ, Θεώρημα Υπέρθεσης, Θεώρημα Thevenin – Norton, Το θεώρημα του Miller και δυαδικό, Γραφικές παραστάσεις συναρτήσεων, Διαγράμματα Bode, Συναρτήσεις δύο ανεξάρτητων μεταβλητών.
Δίθυρα: Εισαγωγή – Ορισμοί, Αναπαραστάσεις, Γραμμικά, χρονικά σταθερά δίθυρα, Παράμετροι ανοικτοκύκλωσης ή σύνθετης αντίστασης ή Z, Παράμετροι βραχυκύκλωσης ή σύνθετης αγωγιμότητας ή Y, Υβριδικές H παράμετροι, Υβριδικές G παράμετροι, Παράμετροι μετάδοσης ή ABCD και Αντίστροφες, Τερματισμένα δίθυρα.
Κυκλώματα με μη-γραμμικά στοιχεία: Προσδιορισμός του σημείου λειτουργίας με μη-γραμμικό στοιχείο, Γραφική μέθοδος προσδιορισμού του σημείου λειτουργίας, Ανάλυση μικρού σήματος μη-γραμμικού μονόθυρου.
Εισαγωγή στα Τριφασικά Συστήματα: Συμμετρικά τριφασικά συστήματα, Φασικές τάσεις, Πολικές τάσεις, Τριφασικά φορτία και τριφασικοί μετασχηματιστές, Συνδεσμολογία αστέρα ή Y, Συνδεσμολογία Τριγώνου ή Δ, Ισχύς στα συμμετρικά τριφασικά συστήματα, Πλήρες τριφασικό σύστημα.
ΗΡΥ 413 : Ηλεκτρικές Μετρήσεις και Αισθητήρες.
Περιγραφή : Εισαγωγή. Μετρολογία. Το διεθνές σύστημα μονάδων SI. Στοιχειώδεις έννοιες ηλεκτρομαγνητισμού. Αισθητήρας-Μετατροπέας-Ανιχνευτής. Εφαρμογές των αισθητήρων. Χαρακτηριστικά των αισθητήρων. Ενεργοί αισθητήρες. Παθητικοί αισθητήρες. Η δομή ενός συστήματος μέτρησης. Αναλογικά συστήματα μέτρησης. Ψηφιακά συστήματα μέτρησης. Ολοκληρωμένα Μικροηλεκτρομηχανικά Συστήματα – MEMS. Μέτρηση θερμοκρασίας. Μέτρηση οπτικής ακτινοβολίας. Μέτρηση μαγνητικού πεδίου. Μέτρηση θέσης. μετατόπισης. απόστασης. διαστάσεων και περιστροφής. Μέτρηση στάθμης και κλίσης - Ανίχνευση αντικειμένων. Μέτρηση ταχύτητας και επιτάχυνσης. Μέτρηση δύναμης και ροπής. Μέτρηση πίεσης. Μέτρηση ροής ρευστών. Χημικοί αισθητήρες. Μέτρηση ρεύματος και τάσης. Άλλοι αισθητήρες. Ρυθμιστές σήματος αισθητήρων. Ενισχυτές για συστήματα μέτρησης. Πολυπλεξία και δειγματοληψία. Μετατροπείς A/D και D/A. Συστήματα απόκτησης και επεξεργασίας δεδομένων μέτρησης - DAQ. Διεπικοινωνία συστημάτων μέτρησης και δίκτυα αισθητήρων. Έξυπνοι αισθητήρες. Ηλεκτρικές και μαγνητικές διαταραχές στα συστήματα μέτρησης.
ΗΡΥ 418 : Ηλεκτρονικά Ισχύος.
Περιγραφή : Εισαγωγή, thyristors, triacs, power transistors, power MOSFETs, GTO thyristors, IGBT transistors. Ανορθωτές (μονοφασικοί, τριφασικοί, ελεγχόμενοι, κλπ.), μετατροπείς DC–DC (converters), μετατροπείς DC–AC (inverters), cycloconverters, τεχνολογίες συσσωρευτών και μέθοδοι φόρτισης. Μεγιστοποίηση ισχύος (MPPT), σύζευξη σε υψηλές συχνότητες (high–frequency link), snubbers, ειδικά πηνία και μετασχηματιστές. Τροφοδοτικές διατάξεις (γραμμικές, διακοπτικές, αδιάλειπτης ισχύος, ρύθμισης ισχύος). Απαγωγή θερμότητας, αρμονικές, ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, προστασία. Εφαρμογές στα ηλεκτρικά κινητήρια συστήματα, στα ενεργειακά ηλεκτρικά συστήματα και στα συστήματα συγκομιδής ενέργειας (energy harvesting).
ΕΝΕ 511 : Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.
Περιγραφή : Εισαγωγή στο ενεργειακό πρόβλημα. Κατηγορίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αιολική ενέργεια (μέτρηση ταχύτητας ανέμου, εκτίμηση παραμέτρων κατανομής Weibull, τύποι και αρχές λειτουργίας ανεμογεννητριών, τύποι ηλεκτρογεννητριών, διασύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο, αυτόνομη λειτουργία, μεγιστοποίηση απορροφούμενης ισχύος). Ηλιακή ενέργεια, θερμικά ηλιακά συστήματα, παθητικά ηλιακά συστήματα. Φωτοβολταϊκές διατάξεις (αρχές λειτουργίας, τύποι φωτοβολταϊκών, διασύνδεση με το δίκτυο, αυτόνομη λειτουργία, ηλεκτρονικά ισχύος και μεγιστοποίηση ισχύος). Μικρά υδροηλεκτρικά. Αποθήκευση ενέργειας (συσσωρευτές, υδροηλεκτρικά συστήματα άντλησης - ταμίευσης, κυψελίδες καυσίμου κλπ.). Γεωθερμία. Βιομάζα. Ενέργεια από τα κύματα. Εφαρμογές των ΑΠΕ. Νομοθετικό πλαίσιο των ΑΠΕ, περιβαλλοντικές επιπτώσεις των ΑΠΕ.
ΗΡΥ 515 : Ηλεκτρονικά Συστήματα Διαχείρισης Ενέργειας.
Περιγραφή : Σχεδιασμός μετατροπέων DC-DC (converters) και μετατροπέων DC-AC (inverters). Διατάξεις συσσωρευτών για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Ηλεκτρονικά συστήματα για μεγιστοποίηση της παραγωγής ισχύος (maximum power point tracking - MPPT). Έξυπνοι μετρητές ενέργειας (smart meters). Εξειδικευμένοι αισθητήρες, ενεργοποιητές και ελεγκτές για ρύθμιση συνθηκών, διαχείριση και εξοικονόμηση ενέργειας σε έξυπνα σπίτια/κτίρια (smart homes/buildings). Ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης ενέργειας για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, έξυπνα δίκτυα (smart grids), μικροδίκτυα (microgrids) και ηλεκτρικά οχήματα. Ηλεκτρονικά συστήματα ασύρματης μεταφοράς ισχύος και συγκομιδής ενέργειας (energy harvesting).
ΗΡΥ 520 : Υπολογιστικές Μέθοδοι Επίλυσης Κυκλωμάτων.
Περιγραφή : Εφαρμογή της θεωρίας γράφων, της τοπολογίας κυκλωμάτων, των μεθόδων κόμβων και βρόχων, των μερικών διαφορικών εξισώσεων με πολύ αραιούς πίνακες, καθώς και των αλγόριθμων προσομοίωσης για ανάπτυξη λογισμικού με στόχο τη μελέτη της DC, AC και μεταβατικής απόκρισης, την ανάλυση Monte-Carlo, την ανάλυση ευαισθησίας, την ανάλυση φάσματος, την ανάλυση Fourier και την ανάλυση FFT των κυκλωμάτων. Προσομοίωση πραγματικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και θέματα I/O. Μελέτη κυκλωμάτων με τη βοήθεια του προγράμματος SPICE. Εκπόνηση project σε υλοποίηση μικρών εργαλείων CAD (mini SPICE).
