Technische Universität Ilmenau

Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis. Angaben zum Raum und Zeitpunkt der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Fachnummer 5896 - allgemeine Informationen
Fachnummer5896
FakultätFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachgebietsnummer2166 (Elektrothermische Energiewandlung)
Fachverantwortliche(r) Dr. Ulrich Lüdtke
SpracheDeutsch, auf Nachfrage Englisch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Mathematik und Physik für Ingenieure, Grundlagen der Elektrotechnik

Maths and physics for engineers, basics in electrical engineering

Lernergebnisse

Die Studierenden kennen und verstehen die Berechnungsmethoden zur Lösung von elektrischen und magnetischen Feldproblemen. Sie sind in der Lage, einfache Problemstellungen analytisch zu berechnen. Sie verstehen die Besonderheiten numerischer Lösungsverfahren am Beispiel der Finiten Element Methode. Die Studierenden sind in der Lage mit dem kommerziellen Finite Elemente Programm ANSYS-Workbench elektrische und magnetische Feldprobleme zu simulieren und auszuwerten.

The students should learn to understand the methods of calculation to solve electric and electro-magnetic problems. They should be able to solve analytical field problems. They should understand the specific of numerical methods by using the Finite Element Method. The students should be able to use the commercial program ANSYS-Workbench to solve electric and electro-magnetic problems. They should be able to interpret the results.

Inhalt

Analytische und Numerische Berechnung von Feldproblemen in der Elektrotechnik Formulierung von Randwertaufgaben Feldtypen, partielle Differentialgleichungen; Randbedingungen; räumliche Dimension; zeitliche Abhängigkeiten; Stoffeigenschaften; Feldverkopplungen; Koordinatensysteme; Vereinfachungen; Skalare Potentialfelder (elektrostatisches Feld, magnetostatisches Feld, Wärmeleitungsprobleme); Vektorielle Felder (elektromagnetisches Feld, Vektorpotential); Mathematisch analoge Felder Analytische Berechnung Eindimensionale Lösungen; Methode der Spiegelung Numerische Näherungsverfahren Finite Element Methode (Verfahren des gewichteten Restes – Galerkinverfahren, Variationsverfahren); Ein- und zweidimensionales Beispiel für die Finite Element Methode; Boundary-Element-Methode; Diskretisierungstechniken Finite Elemente (Form- bzw. Ansatzfunktionen, Eigenschaften); Kanten- und knotenpunktorientierte Elemente; Vernetzungskonzepte; Großdimensionale Gleichungssysteme (Eigenschaften, Lösungsverfahren) Fehlerbetrachtung Fehlerursachen; Prüfung (Vergleich, Bilanzen, Abschätzung) Seminare Berechnung von Beispielen mit ANSYS-Workbench

Analytical und numerical calculation of problems in electrical engineering Formulation of differential equations and boundary conditions types of fields, partial differential equations; boundary conditions; dimensions; material properties; time dependent terms; material properties; coupled fields; coordinate systems; simplifications; potential fields (electro-static field, magneto-static field, heat-conduction problems); vector fields (electro-magnetic fields, vector potential); mathematical analogical fields Analytical calculation one dimensional solutions; method of mirroring Numerical methods of solution Finite Element Method (Method of the Weighted Residue – Galerkins Method, Variation Method); one and two dimensional examples for the Finite Element Method; Boundary Element Method Methods of discretization Finite Element (shape functions, characteristics of shape functions); edge elements; mesh generation; large equation systems (characteristics, solution methods) Possible sources of errors causes of errors; control (comparison, estimation of errors) Tutorial calculation of examples with ANSYS-Workbench

Medienformen

Der Tafelvortrag wird durch Folienpräsentationen und Videoanimationen ergänzt. Alle wesentlichen Darstellungen werden in gedruckter Form an die Studenten ausgegeben. Übungsaufgaben sind aus dem Intranet durch Studenten abrufbar.

Main scientific results are derived on the blackboard. Summaries and repetitions are presented with a laptop. Essential pictures, tables, diagrams etc. are hand out. Exercises are made available on the intranet.

Literatur

[1] K. Küpfmüller: Theoretische Elektrotechnik - eine Einführung, 17. bearb. Aufl. - Berlin, Springer-Verlag, 2006.

[2] A. Kost: Numerische Methoden in der Berechnung elektromagnetischer Felder, Springer-Verlag, 1994.

Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

Spezifik im Studiengang Master Electrical Power and Control Engineering 2008
ACHTUNG: wird nicht mehr angeboten!
FachnameAnalytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields
Prüfungsnummer2100307
Leistungspunkte4
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)86
VerpflichtungPflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 45 Minuten
Details zum Abschluss
max. Teilnehmerzahl

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.