НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электромеханический факультет

Кафедра электромеханики

“УТВЕРЖДАЮ”

Декан Электромеханического факультета

Н.И. Щуров

“_ ”2007 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Исследование электромагнитных полей в электрических машинах переменного тока ООП 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»: магистерская подготовка.

Факультет Электромеханический Курс 1, семестр 2 Лекции 10 час.

Практические работы 10 час.

Лабораторные работы 0 час.

РГЗ - 2 семестр Самостоятельная работа 80 час.

Зачет 2 семестр Всего 100 часов.

Новосибирск Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»

Регистр. № 217 тех/маг утвержден 27.03.2000 г.

Шифр дисциплины в ГОС – СДМ.В – дисциплины и курсы по выбору студента устанавливаемые вузом, шифр дисциплины по учебному плану СДМ.В.02.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Электромеханика» протокол № _от «»2007 г.

Программу разработал Доцент, к.т.н. А.Г. Приступ Заведующий кафедрой Проф., д.т.н. А.Ф. Шевченко Ответственный за основную образовательную программу 1. Внешние требования Общие требования к образованности:

Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки магистра по направлению 551300 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и магистерской программы 551303 "Методы исследования и моделирования процессов в электромеханических преобразователях энергии" включают в себя следующие проблемные поля подготовки специалистов (пункт 1.5 ГОС):

"Анализ стационарных электрических и магнитных полей в ЭМПЭ. Анализ переменных электромагнитных полей в ЭМПЭ. Применение физического, математического и аналогового моделирования для исследования электромагнитных процессов в ЭМПЭ и ЭУ."

Требования к профессиональной подготовке (пункт 1.3.4 ГОС):

создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов деятельности;

использование компьютерных технологий моделирования и обработки результатов.

Квалификационные требования (пункт 1.3.5 ГОС):

изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты экспериментальной работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, использует современные технические средства и информационные технологии;

осуществляет теоретический анализ состояния и динамики объектов деятельности.

Особенности (принципы) построения дисциплины Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2.

Особенность (принцип) Основание для Программа составлена на основании решение Ученого Совета ЭМФ введения курса (протокол № 7 от 20 сентября 2006г.) Для подготовки магистров по направлению 140600 - "Электротехника, Адресат курса электромеханика и электротехнологии".

Познакомиться с основными современными методами исследования электромагнитных полей в электрических машинах переменного тока.

Научиться производить исследование электромагнитного поля в активном Главная цель объеме электрических машин. Получить базовые знания, необходимые для практической деятельности, связанной с проектированием, производством Основные темы изучаемой дисциплины: Современный методы исследования электромагнитных полей в электрических машинах.

Ядро курса Аналитические методы исследования электромагнитных полей. Численные методы исследования электромагнитных полей. Получение параметров и характеристик на основе исследования электромагнитных полей.

Уровень требований по сравнению с ГОС Курс рассчитан на 100 часов, из которых на лекции отводятся - 10 часов, на Объм курса в практические (семинарские) занятия - 10 часов, на самостоятельную работу часах Описание При изучении курса проводится итоговый контроль знаний в виде зачета.

основных "точек" Цели учебной дисциплины описываются в табл. 3.

Номер Содержание цели цели иметь представление об основных методах исследования электромагнитного поля в электрических машинах; о возможностях, области применения и ограничениях:

- экспериментального исследования электромагнитных полей;

- аналитического исследования электромагнитных полей электрических машин;

- численного исследования электромагнитных полей в электрических машинах.

знать Методы исследования электромагнитных полей в электрических машинах и элементах их конструкции. Области применения и ограничения различных методов исследования электромагнитных полей. Современные программные средства и аналитические методы для исследования электромагнитных полей.

уметь Производить исследование электромагнитных полей в электрических машинах.

Определять параметры и характеристики электрических машин на базе исследования электромагнитных полей в элементах их конструкций.

иметь опыт Аналитического и численного моделирования электромагнитных полей в электрических машинах. Выбора метода исследования электромагнитных полей.

Использования современных программ численного моделирования электромагнитных полей в электрических машинах.

4. Содержание и структура учебной дисциплины Описание лекционных занятий размещается в табл. 4 с указанием семестра, в котором Семестр № Ведение. Обзор методов исследования электромагнитных полей в электрических машинах и элементах их конструкции. Классификация методов исследования и их области применения. Преимущества и недостатки различных методов исследования, ограничения на области применения.

Аналитические методы исследования электромагнитных полей в электрических машинах переменного тока. Использование интегральных и дифференциальных соотношений для анализа электромагнитных полей.

Граничные условия.

Численные методы исследования стационарных электромагнитных полей.

Метод конечных разностей и метод конечных элементов, основные понятия, преимущества и недостатки. Определение параметров и характеристик 2 1, 2, электрических машин переменного тока на базе результатов исследования электромагнитного поля в активном объеме машины.

Современные программные средства для исследования электромагнитных полей в электрических машинах. Общие сведения и возможности 2 1, программных пакетов ELCUT, FEMM, ANSYS.

Использование программного пакета FEMM для исследования электромагнитного поля в активном объеме электрической машины.

Построение расчетной модели, граничные условия и источники поля. 2 1, Получение параметров машины переменного тока на основе численного моделирования магнитного поля.

Описание практических занятий размещается в табл. 5 с указанием семестра, в котором Семестр № Расчет электромагнитных полей Закон полного тока. Определение электрических машин на основе намагничивающих сил и индуктивных 2 3, интегральных соотношений. параметров электрических машин.

Использование дифференциальных соотношений для расчета электромагнитного поля в электрических машинах.

Использование программы Изучение пользовательского интерфейса.

FEMM для моделирования Изучение способов построения моделей электромагнитных полей в электрических машин и элементов их электрических машинах. конструкции в пакете FEEM. Интерфейс и Исследование электрической Создание математической модели машины машины переменного тока путем переменного тока, и элементов ее численного моделирования в конструкции. Получение характеристик и программе FEMM. параметров машины переменного тока.

Для овладения курсом студенты должны:

прослушать курс лекций;

отработать темы практических занятий;

выполнить расчето-графическое задание на тему "Численное моделирование магнитного поля электрической машины постоянного тока" Целью выполнения расчетно-графического задания является практическое исследование электромагнитного поля электрической машины путем его численного моделирования и получение параметров электромагнитного поля и электрической машины на основе результатов моделирования.

6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине К зачету допускаются студенты, выполнившие и защитившие расчетно-графическое задание по курсу.

Зачет по курсу проводится в письменной форме по билетам. В билете содержатся два вопроса по аналитическим и численным методам исследования электромагнитных полей в электрических машинах. При неполном ответе на поставленные вопросы со студентом проводится собеседование, и могут быть заданы дополнительные вопросы.

1. Инкин А.И. Электромагнитные поля электрических машин. Учебное пособие. Новосибирск: ООО "Издательство ЮКЭА", 2002. - 464 с.

2. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Олег Борисович Буль. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 336 с.

1. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах/ А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов; Под ред. А.В.

Иванова-Смоленского. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 216 с.: ил.

2. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин: Пер. с польск. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 200 с. : ил.

8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по Пример билета для проведения зачета по курсу 1. Применение закона полного тока для определения магнитной индукции создаваемой катушкой с током в воздушном зазоре электрической машины.

2. Виды граничных условий применяемые при моделировании магнитного поля а программ FEMM.

Пример расчетно-графического задания.

"Численное моделирование электрической машины переменного тока" Привести исследование магнитного поля электрической машины переменного тока посредством численного моделирования в программе FEMM в режиме холостого хода.

По результатам моделирования определить:

Момент создаваемый машиной.

Индуктивности обмоток.

Изменение активных сопротивлений за счет эффектов вытеснения тока.

Магнитный поток в воздушном зазоре.

Закон распределения магнитной индукции в воздушном зазоре.

Содержание пояснительной записки:

1. Описание допущений принятых при построении расчетной модели.

2. Расчетная модель электродвигателя.

3. Картина силовых линий магнитного поля и распределение магнитной индукции, полученные по результатам численного моделирования.

4. Результаты моделирования.