453-0322/01 – Numerické metody v konstrukci el. strojů a přístrojů (NMKSP)
Garantující katedra | Katedra elektrických strojů a přístrojů | Kredity | 8 |
Garant předmětu | Ing. Zdeněk Hytka, CSc. | Garant verze předmětu | Ing. Zdeněk Hytka, CSc. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2009/2010 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti prakticky používají numerické metody (MKP,MHP
atd.) v konstrukci el. strojů a přístrojů, za využití vhodných programových produktů (CAD, ANSYS, atd.)
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Ostatní aktivity
Anotace
Cílem předmětu je seznámení s novými výpočetními postupy a metodikou návrhu v
silnoproudé elektrotechnice se zaměřením na elektrické stroje a přístroje. Na
jednotlivých příkladech se studenti seznamují nejen s tvorbou fyzikálního
modelu, zadáváním důležitých materiálových vlastností a specifických okrajových
podmínek, ale také s řešením a v neposlední řadě i zpracováním vypočtených dat
a jejich interpretaci pro praktické využití. Tyto výpočty se realizují metodou
konečných prvků (MKP) s pomocí softwarového vybavení ANSYS.
Povinná literatura:
Mayer, D., Ulrych, B.: Základy numerického řešení elektrických a
magnetických polí.
V. Kolář, I. Němec, V. Kanický: FEM principy a praxe metody konečných prvků
Zienkiewicz, O.C. : The Finite Element Method In Engineering Science
Ansys Help System (podle aktuální verze programu)
Ansys User's Guide (podle aktuální verze programu)
Doporučená literatura:
Mayer, D., Ulrych, B.: Základy numerického řešení elektrických a
magnetických polí.
V. Kolář, I. Němec, V. Kanický: FEM principy a praxe metody konečných prvků
Zienkiewicz, O.C. : The Finite Element Method In Engineering Science
Ansys Help System (podle aktuální verze programu)
Ansys User's Guide (podle aktuální verze programu)
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Podmínky udělení zápočtu:
Odevzdání projektu, závěrečný test. Student musí ze cvičení získat alespoň 25bodů (40bodů max.) pro udělení zápočtu.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Popis, struktura a možnosti CAD a FEM programů, sestavení modelu, materiálové konstanty, řešení a vyhodnocování dat.
2D a 3D úlohy elektrických polí, okrajové podmínky, model, řešení, vyhodnocení.
2D a 3D úlohy magnetických polí, okrajové podmínky, model, řešení, vyhodnocení.
2D a 3D úlohy elektromagnetických polí, okrajové podmínky, model, řešení, vyhodnocení.
2D a 3D úlohy tepelných polí, okrajové podmínky, model, řešení, vyhodnocení.
Úvod do řešení strukturálních úloh, mechanická napětí, deformace, ohyb, namáhání krutem.
2D a 3D úlohy sdružených polí (elektrické + magnetické + tepelné + strukturální úlohy).
Metodika řešení 2D a 3D úloh sdružených polí, řešení sdružených polí pomocí metody přímé a nepřímé, typy elementů, materiálové konstanty.
Úvod do řešení polí proudění kapalin a plynů.
Projekty:
Studenti vypracují samostatný projekt metodou konečných prvků.
Počítačové laboratoře:
Seznámení s podmínkami pro udělení zápočtu, zadání semestrální práce, spouštění programu, správa paměti, import a export dat, Graphical user's interface(GUI).
Preprocessor - sestavení modelu 2D a 3D, typy elementů, zadávání materiálových konstant, tvorba maker.
2D a 3D model kondenzátoru, výpočet kapacity, izolátor VN (rozložení intenzity napětí, elektrická pevnost.
2D a 3D model magnetického obvodu s permanentním magnetem (magnetický obvod s B-H charakteristikou, výpočet silových účinků).
2D model cívky (určení indukčnosti vzduchové cívky a cívky s jádrem).
2D model 3f přípojnic (silové účinky při průchodu zkratového proudu, vliv hloubky vniku, tvar a rozložení magnetického pole v 3f obvodu),
2D SS magnetu (statická tahová charakteristika, vliv B-H charakteristik použitých materiálu).
2D model transformátoru (oteplení vinutí),
2D model 1f transformátoru, výpočet magnetického pole a oteplení vinutí při jmenovitém zatížení,
3D model tepelné spouště jističe (výpočet oteplení při průchodu nadproudu, silový účinek vzniklý tepelnou deformací).
3D model hřídele asynchronního motoru (materiálové konstanty, zatížení ohybem a krutem, max. dovolená napětí).
2D model transformátoru (přirozené a nucené chlazení, odvod tepla chladícími žebry).
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky