410-4205/01 – Numerické metody v konstrukci el. strojů a přístrojů (NMSP)
| Garantující katedra | Katedra elektroenergetiky | Kredity | 8 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující 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)
Další studijní materiály
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
Další požadavky na studenta nejsou.
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 samostatné projekty metodou konečných prvků.
FEM simulace silových účinků na dva rovnoběžné vodiče
FEM simulace průchodu proudu vodičem při AC napájení
FEM simulace tahové charakteristiky stejnosměrného elektromagnetu
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