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CAE- Methoden im Elektromaschinenbau

Modulbezeichnung: CAE- Methoden im Elektromaschinenbau
Studiengang: Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013
Code: E1971
SWS/Lehrform: 4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: laut Wahlpflichtliste
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Projektarbeit
Zuordnung zum Curriculum:
E1971 Elektro- und Informationstechnik, Master, ASPO 01.04.2019, Wahlpflichtfach, technisch, Modul inaktiv seit 31.03.2020
E1971 Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013, Wahlpflichtfach, technisch
Arbeitsaufwand:
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:
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]
Lehrmethoden/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]
[Wed May 27 17:32:56 CEST 2020, CKEY=ecmiea, BKEY=em2, CID=E1971, LANGUAGE=de, DATE=27.05.2020]