TET4140 - Numeriske feltbeltberegninger i elkraftteknikken

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Mappevurdering
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Arbeider 30/100
Skriftlig eksamen 70/100 4 timer D

Faglig innhold

Numeriske feltberegninger kreves ofte ved analyser og dimensjonering av anlegg og utstyr innen elkraftteknikken. Fysikalsk forståelse av elektromagnetiske felter i praktiske problemstillinger og kunnskap om matematisk modellering og løsning ved hjelp av moderne numeriske metoder er en forutsetning for avansert problemløsing og innovativ tenking i nye teknologier.

I dette emnet vil en med utgangspunkt i klassisk feltteori ta i bruk skalare- og vektorielle potensialer til å formulere partielle differensialligninger som igjen løses med numeriske metoder som elementmetoden. Problemstillingene er både statiske og dynamiske(varierende i tid), og er 2 og 3-dimensjonelle.

Moderne programvare tas i bruk slik at en får god praktisk trening til å modellere kompliserte geometrier og behandling av store modeller. En lærer seg også etterbehandling av resultater for å bestemme eksempelvis systemer av induktanser, krefter, totale tap og induserte spenninger og sweeping av parametre.

Med fokus på feltberegninger vil en fordype seg i følgende deltema: Numerisk geometrisk modelering og beregning ved hjelp av elementmetoden herunder grensebetingelser, elementoppdeling, kildeangivelser, beveglige geometrier og postprossering av resultater. I øvinger får en introdusert praktiske problemstillinger som: Kretsmodeller for magnetiske, termiske og elektriske felter, analogier og verifisering. Bruk av dielektriske isolasjonsmaterialer, feltstyring, skjerming. Ledere og kontaktproblematikk, varmgang, termiske modeller, lederdimensjonering. Magnetiske felter, magnetiske materialer, dynamiske magnetiske koplede kretser og viklinger. Virvelstrømmer - overflateeffekt og nærhetseffekter. Induktans, resistans og kapasitans bestemt ved hjelp av feltmodeller. Linje/Kabelmodeller. Krefter. Energibetraktninger. Koplede beregeninger og multifysikk formulering. 3D modeller og analyser ved hjelp av massiv parallel datakraft.

Læringsutbytte

Kunnskap:
Etter å ha gjennomført emnet skal studenten kunne løse typiske praktiske elkrafttekniske feltproblemer ved hjelp av elementmetoden og kunne utnytte verktøyene til å presentere både feltbilder og andre resultater. Det legges spesiell vekt på å øke studentens fysikalse forståelse og evne til å kjenne igjen de mest kjente feltfenomener som må analyseres.

Ferdigheter:
Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten: Ha omfattende trening i bruk av COMSOL. Kunne analysere en rekke kjente grunnleggende problemstillinger knyttet til anleggskomponenter. Kunne utnytte beregningsverktøyet til å bestemme praktiske parametre.

Studenten vil også ha økt sine ferdigheter til å arbeide selvstendig og i grupper.

Læringsformer og aktiviteter

Emnet deles i tre hovedaktiviteter: Teoriforelesninger, øvinger og en tellende prosjektoppgave. Teoridelen omhandler de grunnleggende ligningene og tilhørende grensebetinger og spesielle fysikalske fenomener. Programmene introduseres i forelesninger der grensesnitt og spesielle triks og vanskeligheter presenteres. Øvingene retter seg mot praktisk problemløsning og bruk av Elementmetoden (trening i bruk av COMSOL og Matlab). Aktuelle ingeniørmessig eksempler brukes (ikke så kjent for studentene) og studenten må bruke noe tid på å sette seg inn i problemstillingene og de utfordinger en dermed har.

Midtveis i emnet gjennomføres et større prosjekt som teller 30% av endelig karakter. Målet for prosjektdelen er å få trening i løsning av til dels åpne oppgaver, der en først må studere litteraturen for å fullt ut kjenne problemstillingen, og deretter vise seg i stand til å benytte verktøyene til å beregne og visualisere diverse fenomener for å gi økt fysikalsk forståelse. Beregning av parametre som er viktige i den praktisk problemsløsningen/designet må også demonstreres.

Obligatoriske aktiviteter

  • Øvinger
  • Prosjektoppgave

Mer om vurdering

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen 70% og prosjekt 30%. Resultatet for delene angis i %-poeng, mens sensur for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter.
Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.
Dersom studenten også etter utsatt eksamen har sluttkarakteren F/ikke-bestått, må studenten gjenta hele emnet neste studieår. Arbeider som teller med i sluttkarakteren må gjentas.

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra Til
SIE1040 7.5

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Mappevurdering

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Høst ORD Arbeider 30/100
Høst ORD Skriftlig eksamen 70/100 D 21.12.2017 09:00
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.