Faglig innhold

Ved modellering og dimensjonering av elkrafttekniske anlegg og utstyr kreves fysikalsk forståelse og kunnskap innen matematisk modellering. Studentene vil med utgangspunkt i grunnleggende elektromagnetisk feltteori lære å beregne påkjenninger og parametere som karakteriserer systemer eller elektriske apparater. I emnet vil undervisningen knyttes opp mot praktiske problemstillinger i elkraftteknikken. Bruk av analytiske og numeriske metoder for løsning av Maxwells ligninger som beskriver de elektriske og magnetiske feltene. Emnet innledes med en videreføring av elektromagnetisk teori med vekt på tilpassing og bruk i elkraftteknikken. Spesielt vektlegges forutsetninger for bruk av statiske tilnærmelser ved analyse a stasjonære tidsvarierende fenomen i elektriske komponenter og systemer. Videre gis en innføring i bruk av numeriske beregningsverktøy basert på Elementmetoden (FEM) for analyse av elektriske og magnetiske felt. Deretter presenteres noen utvalgte praktiske problemstillinger der forelesningene omhandler teori og tekniske utfordringer knyttet til praktisk analyse og design. Tema som vil bli behandlet er: Elektrostatisk feltanalyse i høyspentteknikken, bruk av dielektriske isolasjonsmaterialer, elektrisk feltstyring og skjerming. Ledere, strømfordeling og tap. Statiske magnetiske felter, bruk av magnetiske materialer og permanentmagneter. Analyse av roterende geometrier, med fokus på roterende elektriske maskiner. Dynamiske magnetiske felt; elektromotorisk kraft, virvelstrømmer, strømfortregning og nærhetseffekter. Beregning av induktans, resistans og kapasitans.

Læringsutbytte

Kunnskap: Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten kunne: - bruke moderne avanserte numeriske programverktøy for å løse Maxwells ligninger i avanserte praktiske problemer i elkraftteknikken - gjenkjenne elektromagnetiske fenomener knyttet til avansert praktisk problemløsning, og kunne hensiktsmessige forenklinger av Maxwells ligninger for derigjennom å velge riktige numerisk modell Beregne feltbaserte parametere som skal benyttes videre til modellering og analyse av elkrafttekniske apparater og systemer. Ferdigheter: Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten kunne: - på selvstendig grunnlag analysere en rekke avanserte problemstillinger knyttet til elkrafttekniske komponenter og systemer. Både analytiske og numeriske analysemetoder skal kunne beherskes i forskningstilknyttede problemstillinger. - dokumentere resultatene og gjennomføre kritisk analyse av modellvalg og resultater - gjennomføre et selvstendig, avgrenset utviklingsprosjekt i grupper under veiledning Generell kompetanse: Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten ha økt sine evner til: - samarbeid og tverrfaglig samhandling. - å kommunisere effektivt både overfor fagfolk og ikke-spesialister ved hjelp av rapporter og presentasjoner. - å bidra til nytenking og innovasjonsprosesser.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger: Feltteori. Koplet til praktisk problemløsning

Forelesninger: Elementmetoden og bruk av programvaren COMSOL.

Forelesningen vil en "Flipped classroom" metodikk, der studentene forbereder seg basert på referansestoff og en fokuserer på problemer i stoffet som er vanskelig.

Øvinger - obligatoriske, 7 av 11 øvinger må godkjennes. Regnes som støtte til undervisningen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Grunnleggende kjennskap til elektromagnetisme og Maxwell's ligninger. NTNU tilbyr forkurs for studenter som mangler dette.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon