Benchmarking project of the Department of Electrical Engineering of Lappeenranta University of Technology

Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun sähkötekniikan osasto muutti 1.8.2005 sähkötekniikan tutkinnon kaksiportaiseksi ja vastaamaan näin Bologna-prosessia ja Suomen yliopistolainsäädäntöä. Tutkinnonuudistuksen myötä osasto haluaa varmistaa sähkötekniikan tutkintojen laadun ja vertailtavuuden sekä parantaa opiskelijoidensekä henkilökunnan liikkuvuutta. Tutkintojen laatu ja vertailtavuus osoitetaan sähkötekniikan osaston benchmark-projektilla, jossa kerätään tietoja maisteri- ja tohtorintutkintoa tarjoavista eurooppalaisista yliopistoista. Diplomityö käsittää BM-projektin kolmannen vaiheen suunnittelun ja toteutuksen sisältäen teoriaa benchmark-projekteille tyypillisistä toimintatavoista. Hyväksi havaitut menetelmiä, kuten kyselyt ja matriisit, on tässä työssä otettu soveltuvin osin sähkötekniikan osaston BM-projektin työkaluiksi. Diplomityössä analysoidaan työkalujen avulla BM-kumppaneilta kerättyjä tietoja sekä esitetään ratkaisuja, miten sähkötekniikan osastolla voidaan jatkaa parhaiden toimintatapojen löytämistä.

Replacing Copper with New Carbon Nanomaterials in Electrical Machine Windings

Electrical machines have significant improvement potential. Nevertheless, the field is characterized by incremental innovations. Admittedly, steady improvement has been achieved, but no breakthrough development. Radical development in the field would require the introduction of new elements, such that may change the whole electrical machine industry system. Recent technological advancements in nanomaterials have opened up new horizons for the macroscopic application of carbon nanotube (CNT) fibres. With values of 100 MS/m measured on individual CNTs, CNT fibre materials hold promise for conductivities far beyond those of metals. Highly conductive, lightweight and strong CNT yarn is finally within reach; it could replace copper as a potentially better winding material. Although not yet providing low resistivity, the newest CNT yarn offers attractive perspectives for accelerated efficiency improvement of electrical machines. In this article, the potential for using new CNT materials to replace copper in machine windings is introduced. It does so, firstly, by describing the environment for a change that could revolutionize the industry and, secondly, by presenting the breakthrough results of a prototype construction. In the test motor, which is to our knowledge the first in its kind, the presently most electrically conductive carbon nanotube yarn replaces usual copper in the windings.

Channel Partner Program Benchmark

Tämän diplomityön tavoitteena on vertailla maailmanlaajuisen sähköalan yhtiön kanavapartneriohjelmaa yhtiön kilpailijoiden vastaaviin ohjelmiin, sekä laatia yhtiön käyttöön konkreettinen työkalu kanavapartneriohjelmien vertailua varten. Tavoitteena on myös tutkimuksessa kerätyn tiedon perusteella selvittää yhtiön kanavapartneriohjelman vahvuudet ja heikkoudet. Tässä diplomityössä tutkimusongelmaa on ensin tarkasteltu kirjallisuuden valossa, keskittyen kirjallisuuteen kilpailijavertailusta sekä jakelukanavista. Kilpailijavertailu, benchmark,on kuvattu tässä yhteydessä osana laadunhallintaa, painottaen yleisesti käytössä olevaa Campin 10 askeleen kilpailijavertailuprosessia. Tässä tutkimuksessa tarkasteltavat jakelukanavateoriat on jaoteltu kahteen osaan; jakelukanavan rakennetta käsitteleviin teorioihin sekä jakelukanavan hallintaa käsitteleviin teorioihin. Ensin mainitussa keskitytään lähinnä jakelukanavamalleihin ja -tyyppeihin, ja toisessa lähemmin partneri -käsitteeseen; kumppanuuteen, kanavapartnereihin ja kanavapartneriohjelmiin. Tavoitteena oli kerätä mahdollisimman tarkkaa ja ajankohtaista tietoa tutkimuksen kohteena olevien kilpailijayritysten kanavapartneriohjelmista. Tämä osoittautui varsin haastavaksi tehtäväksi. Tarpeeksi tietoa saatiin kuitenkin kerättyä sekä kirjallisuudesta että tehdyn kyselyn avulla, mikä mahdollisti alkuperäisenä tavoitteena olleen kilpailijavertailun sekä sen pohjalta tehdyt analyysit.

Organisaation innovatiivisuutta edistävät ja estävät tekijät. Case Technology Business Research Center

Tämän työn toimeksiantajaorganisaatio oli Lappeenrannan teknillisen yliopiston alainen, kauppatieteitä, teknologiaa ja tuotantotaloutta työssään yhdistävä tutkimusyksikkö, Technology Business Research Center, TBRC. Erään innovatiivisuustutkimusprojektin (InnoSpring) yhteydessä haluttiin selvittää myös oman tutkimusyksikön innovatiivisuuteen vaikuttavia, edistäviä ja estäviä tekijöitä. Tutkielman tavoitteena oli kartoittaa niitä seikkoja, jotka organisaation - tässä tapauksessa yliopiston tutkimusyksikön - henkilökunnan, projektityöntekijöiden, projektipäälliköiden sekä johdon mukaan vaikuttavat yksikön kykyyn luoda ja omaksua uutta, sen innovatiivisuuteen. Työ toteutettiin focus group-ryhmähaastattelumenetelmällä (kvalitatiivinen tutkimus), joihin osallistuivat omina ryhminään työntekijätaso, projektipäälliköt sekä johto.Haastattelut äänitettiin, litteroitiin ja koodattiin Atlas-Ti-ohjelmistolla. Loppuraportti verkostokuvineen luovutettiin tutkimuslaitokselle heinäkuussa 2005. Ryhmäkeskustelun teemoista ja kysymysten muodosta johtuen tulokset käsittelivät niin tutkimusyksikön nykyistä tilaa kuin eräänlaista "toivetilaa", millainen olisi ihanteellinen ja innovatiivinen työpaikka. Merkillepantavaa oli, että työssä tuli systemaattisesti esiin enemmän innovatiivisuutta edistäviä kuin ehkäiseviä seikkoja - vaikka osa edistävistä seikoista koskikin nimenomaan "toivetilaa". Keskustelluimpia teemoja olivat johtajuus,tavoitteellisuus ja strategian, yhteisen suunnan tarve. Samoin olemassa olevienprosessien kehittäminen, osaamisen (niin oman kuin koko organisaationkin) kokoaminen ja kehittäminen edelleen sekä tulosten jalkauttaminen.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkötekniikan osaston uuden kaksivaiheisen tutkintorakenteen kansainvälinen vertailu. Raportti vertailuhankkeen toisesta vaiheesta 15.2.2005

Raportti käsittelee Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkötekniikan uutta kaksivaiheista tutkintorakennetta suhteessa ulkomaisiin vastaaviin master-tasoisiin tutkintorakenteisiin. Tutkimusmenetelmänä käytetään benchmarking-menetelmää. Tutkimusainesto kerätttiin 52:n eurooppalaisen yliopiston www-sivuilta ja opinto-oppaista. Näistä yliopistoista valittiin tarkempaan vertailuun kolme mielenkiintoiseksi vertailukumppaniksi valittua sähkötekniikan koulutusyksikköä: TUL, Technical University of Lodz, Puolasta. TUM,Technical University of München, Saksasta. KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, Ruotsi. Toisen vaiheen vertailutulosten valossa näyttää siltä, että kaikkien vertailtujen yliopistojen tutkintojen sisällöt ja määrät ovat samankaltaisia, joten vertailukumppanit oletettavasti kykenevät ymmärtämään eri yliopistojen koulutusohjelmien toteutuksia. Toisaalta sähkötekniikan koulutuksen toteutukset näyttävät vertailuissa yliopistoissa sen verran erilaisilta, että vertailun avulla on mahdollista oppia eri toteutuksien taustalla olevista kulttuurieroista ja tavoitteista, sekä päästä hedelmälliseen yhteistyöhön vertailtavien yliopistojen sähkötekniikan osastojen kanssa.

Sulautetun järjestelmän Web-käyttö

Diplomityössä on tutkittu sulautetun järjestelmän liittämistä Ethernet-verkkoon sekä TCP/IP-protokollapinoon kuuluvien tavallisimpien protokollien toimintaa. Työn tuloksien perusteella on suunniteltu harjoitustyö, jota voidaan käyttää sähkötekniikan osaston opetuksessa. Työssä hankittiin Atmelin sulautettu Web-serverikortti (EWS) ja STK500-kortti serverin ohjelmointiin. Serverin mukana tuli Internet-yhteyden mahdollistava TCP/IP-pinon lähdekoodi. Työssä selvitettiin TCP/IP:hen kuuluvien protokollien toimintaa teoriassa ja käytännön toteutusta EWS:n avulla. Lähdekoodiin lisättiin ominaisuudet, joiden avulla laite hakee kellonaikatiedot aikapalvelimelta time-protokollaa käyttäen ja lähettää sähköpostia määriteltyyn osoitteeseen sähköpostipalvelimen kautta. Laitetta käytettiin sekä palvelimena että asiakkaana. Työssä perehdyttiin sulautettujen järjestelmien yleisiin ominaisuuksiin ja erilaisiin verkonhallinnan apuohjelmiin. Työssä tutkittiin palvelin- ja asiakaskoneen välillä Ethernetissä kulkevaa verkkoliikennettä. Työssä minimoitiin protokollatiedostojen viemä tila prosessorin muistista ja tutkittiin Internet-yhteyden kuluttamien kellojaksojen määrää. Työssä selvitettiin tietoturva-kysymysten merkitystä ja toteutusta sulautetuissa järjestelmissä.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

The high-speed induction motor: calculating the effects of solid-rotor material on machine characteristics

A method for the analysis of high-speed solid-rotor induction motors in presented. The analysis is based on a new combination of the three dimensional linear method and the transfer matrix method. Both saturation and finite length effects are taken into account. The active region of the solid rotor is divided into saturated and unsaturated parts. The time dependence is assumed to be sinusoidal and phasor quantities are used in the solution. The method is applied to the calculation of smooth solid rotors manufactured of different materials. Six rotor materials are tested: three construction steels, pure iron, a cobaltiron alloy and an aluminium alloy. The results obtained by the method agree fairly well with the measurement quantities.

Cooling system optimization in medium-speed engines

Tässä työssä optimoidaan keskinopean Wärtsilä 32 -dieselmoottorin jäähdytysjärjestelmää ja tutkitaan taajuusmuuttajien käyttömahdollisuutta kiertopumppujen yhteydessä niin, että järjestelmässä saataisiin kiertämään vain kulloinkin tarvittava määrä vettä. Tutkimuksen mallinnus on toteutettu laatimalla aiemmin käytössä olleista yksinkertaisista simulointimalleista yksi malli, johon on sisällytetty sekä virtauksen että lämmönsiirron laskenta, jotka on aiemmin mallinnettu erillisillä ohjelmilla. Diplomityö on osa projektia, joka on tehty Sähkötekniikan osaston tutkijan Mikko Pääkkösen kanssa yhteistyössä. Tämän diplomityö keskittyy lähinnä virtausteknisiin ja lämmönsiirtoon liittyviin asioihin, kun taas sähkötekniikan osuus on esitetty Mikko Pääkkösen raportissa. Tulosten perustella voidaan sanoa, että taajuusmuuttajakäyttö kannattaa kiertopumppujen yhteydessä. Käyttämällä pumppujen virtaussäätöä voidaan jäähdytysjärjestelmästä jättää monia komponentteja, kuten termostaattiventtiilejä pois. Mallinnetut yksinkertaiset piiriratkaisut näyttävät toimivan ainakin yleisellä tasolla. Tutkimusta pumppujen säädöstä ja tässä projektissa luoduista jäähdytysjärjestelmäkonfiguraatioista kannattaa jatkaa.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston opiskelijoiden yrittäjyyshalukkuus, yrittäjyyssopivuus ja opintomenestys

The aim of this thesis was to clarify willingness and suitability for entrepreneurship among students of Lappeenranta University of Technology (LUT). In addition factors that would explain academic achievement and if there were relationship between academic achievement and willingness or suitability for entrepreneurship were examined. Questionnaires were sent via e-mail to 800 students of LUT in summer 2007. Response percent was 29,6 %. Based on the collected answers factors of entrepreneurial motivation and academic achievement were analyzed using mainly Pearson’s correlation coefficient and factor analysis. In the light of these factors willingness and suitability for entrepreneurship and academic achievement were examined. The results indicated that 36,7 % of the respondents were willing and 11,4 % were suitable for entrepreneurship. The largest share of the willing ones was focused on Department of Mechanical Engineering, whereas the smallest share on Department of Environmental Technology. The largest shares of the suitable ones were on Departments of Mechanical and Electrical Engineering, and the smallest shares on Departments of Environmental, Chemical and Energy Technology. Academic achievement was affected by, among others, exercising and success in high school. Academic achievement and willingness or suitability for entrepreneurship didn’t correlate. Yet, from factors of entrepreneurial motivation internal locus of control correlated positively with academic achievement.

Sähköurakoitsijan langattoman mobiiliratkaisun sunnittelu ja toteuttaminen

Kandidaatintyön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokkaampi ajanhallintajärjestelmä sähköalan yritykseen. Ajanhallinnan tehostaminen oli tarkoitus saavuttaa siirtämällä työtuntien seuranta paperilomakkeiden käytöstä sähköiseen tietokantaan johon syötetään tiedot langattomilla päätelaitteilla. Päätelaitteiksi valittiin kämmentietokoneet jotka käyttävät tiedonsiirtoon langatonta lähiverkkoa ja yrityksen ulkopuolella GSMkännykkäverkon datasiirto-ominaisuuksia. Ohjelmisto koottiin useista eri sovelluskomponenteista Groupware-ohjelmistopaketin käyttämisen sijaan. Useiden eri sovellusten käyttö osoittautui virheeksi koska näiden erilaiset käyttöliittymät ja vaihtelevat ominaisuudet hankaloittivat käyttöä. Työn tehokkuutta mitattaessa havaittiin että järjestelmän käyttöönotto oli lisännyt ajanhallintaan liittyvien tehtävien pituutta eikä tehostanut niitä. Tämä johtuu osittain useiden eri sovellusten käytöstä ja niiden ominaisuuksien puutteista.

Pientalojen ilmalämpöpumput sähköverkossa

Työssä tutkitaan ilmalämpöpumppujen kokonaisvaltaista vaikutusta sähköverkkoon. Tarkastelu aloitetaan lämpöpumppujen toiminnasta ja rakenteesta, josta jatketaan laitteen käytettävyyteen ja muiden lämmitysmenetelmien vertailuun. Sähköisten ominaisuuksien tarkastelussa pohditaan ilmalämpöpumppujen vaikutusta suomalaiseen sähköverkkoon muun muassa yleissähkötekniikan, taloudellisuuden ja energiatehokkuuden sekä häiriöiden kannalta. Tämä tutkielma rajoittuu pientaloihin, ja niihin asennettuihin ilma-ilmalämpöpumppuihin. Työn loppupäätelmänä on, että ilmalämpöpumppujen käytöstä ei juuri aiheudu vaikutuksia suomalaiseen sähköverkkoon. Suurimmat ilmalämpöpumppujen käytöstä syntyvät seuraukset kohdistuvat sähköverkkoyhtiöihin, joihin ilmalämpöpumput aiheuttavat taloudellisia menetyksiä. Suuret ja tulevaisuudessa kasvavat ilmalämpöpumppumäärät aiheuttavat sähköntuotantoon lisätehontarvetta huippukuorman aikaan. Toisaalta välitehoalueella tehontarve sekä energiankulutus pienenevät. Sähköverkoissa ei ole toistaiseksi havaittu ilmalämpöpumpuista johtuvia häiriöitä.