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CAE- Methoden im Elektromaschinenbau

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
CAE- Methoden im Elektromaschinenbau
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013
Code: E1971
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P211-0236
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: laut Wahlpflichtliste
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Projektarbeit

[letzte Änderung 14.10.2015]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

E1971 (P211-0236) Elektro- und Informationstechnik, Master, ASPO 01.04.2019 , Wahlpflichtfach, technisch, Modul inaktiv seit 31.03.2020
E1971 (P211-0236) Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013 , Wahlpflichtfach, technisch
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Stefan Winternheimer
Dozent/innen:
Prof. Dr.-Ing. Vlado Ostovic


[letzte Änderung 14.10.2015]
Lernziele:
Nach erfolgreichem Abschluss ist die/der Studierende in der Lage ein auf der FE- Methode basierendes kommerzielles Softwarepaket bei der Lösung von elektrostatischen, magnetostatischen, zeit-harmonischen und dynamischen Problemen im Elektromaschinenbau anzuwenden. Die Studierenden erwerben Grundkenntnisse über den Aufbau und das Funktionieren solcher Programme: Pre-processing, Solver und Post-processing. Das Fach ermöglicht einen direkten Einstieg in die Berufspraxismethoden für diejenigen Studierenden, die sich später mit der Auslegung von energietechnischen Geräten befassen möchten.

[letzte Änderung 14.10.2015]
Inhalt:
1. Allgemeines über die Anwendungen der FE- Methode in der elektrischen Energietechnik
1.1 Partielle Differentialgleichungen in der Energietechnik: Laplace‘sche, Poisson‘sche Gleichung. Energiefunktional, Finite Elemente (FE), Finite Differenzen (FD) Methode
1.2 Iterative Lösung Laplace‘scher Differentialgleichung, Aufbau der Software für die FD- Methode
1.3 2D Problemdefinition in der FE- Methode: Geometrie des Problems, Materialeigenschaften, Erregung, Randbedingungen
1.4 Iterative Lösung in der FE- Methode: Konjugierte Gradiente, Newton- Raphson, adaptives Netzverfahren
2 FE- Lösungen von elektrostatischen Problemen
2.1 Problemdefinition: Potential am Rande
2.2 Potentialverteilung innerhalb des Models
2.3 Berechnung der Kapazität
2.4 Kraft, Drehmoment, elektrostatische Feldenergie  
3 FE- Lösungen von magnetostatischen Problemen
3.1 Randbedingungen und Erregung: Stromdurchflossene Spulen und Permanentmagnete
3.2 Darstellung der Nichtlinearität in der Magnetisierungskennlinie
3.3 Feldverteilung, Selbst- und Gegeninduktivitäten
3.4 Die Kraft und das Drehmoment, gespeicherte magnetische Energie
4 Zeit- harmonische Probleme
4.1 Stromdichte- und Feldstärkenverteilung in leitenden Medien bei Wechselstrom
4.2 Eindimensionale Stromverdrängung, Verluste, Ersatzparameter des Leiters
4.3 Zweidimensionale Stromverdrängung, Verluste, Ersatzparameter des Leiters
5 Berechnung der Übergangsvorgänge mit FE- Software
5.1 Die Rolle der magnetischen Energie in elektromechanischer Energiewandlung
5.2 Die Kraft auf Leiter in Nuten elektrischer Maschinen
5.3 Das von Wicklungsströmen erzeugte Drehmoment und die Drehmomentfunktion
5.4 Das elektromagnetische Drehmoment als Funktion von Luftspaltgrößen

[letzte Änderung 14.10.2015]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Präsentation, Tafel, Skript

[letzte Änderung 14.10.2015]
Literatur:
LOWTHER, D. A., SILVESTER, P. P.: "Computer-Aided Design in Magnetics", Springer-Verlag, 1985
SILVESTER, P. P., FERRARI, R. L.: "Finite Elements for Electrical Engineers", Cambridge University Press, 1983
CHARI, M.V.K. , SALON, S.J. : „Numerical methods in Electromagnetism“, Academic Press, 2000
BIANCHI, N. : „Electrical Machine Analysis Using Finite Elements“, CRC Taylor and Francis, 2005
SALON, S.J. : „Finite Element Analysis of Electric Machines“, Kluwer Academic Publishers, 1995
Benutzerhandbücher verschiedener Softwarehersteller

[letzte Änderung 14.10.2015]
[Sun Jun 23 00:22:52 CEST 2024, CKEY=ecmiea, BKEY=em2, CID=E1971, LANGUAGE=de, DATE=23.06.2024]