EJ2222 Konstruktion av elektriska maskiner 7,5 hp

Design of Electrical Machines

Asynkron och permanentmagnetiserade synkronmaskiner är centrala komponenter i industriella drifter, elektrifierade transportlösningar samt energigenerering. Då elektriska maskiner har funnits omkring 200 år är den relaterade teorin mycket väl utvecklad och representerar en viktig och intressant tillämpning av lågfrekvensapproximationen av Maxwells ekvationer. Målet med denna kurs är att presentera teorin kring växelströmsmaskiner på en mer fundamental nivå än framställningen i grundläggande kurser. Efter kursen skall studenten vara väl förberedd att applicera teorin i olika applikationer samt enklare kunna ta del av olika forskningspublikationer inom området.

Visa kursinformation utifrån vald termin och kursomgång:

Kursomgång och genomförande

Ingen kursomgång är vald

Välj termin och kursomgång ovan för att få information från rätt kursplan och kursomgång.

Kursinformation

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll *

Kursen behandlar följande områden:

·        Teorin kring MMF-vågor (inkluderande övertoner) samt hur denna appliceras på elektriska maskiner

·        Asynkronmaskinens ekvivalenta schema härledd m.h.a. teorin kring MMF-vågor

·        Analytiska modeller för att beräkna kretsparametrar för asynkron- och permanentmagnetiserade elektriska maskiner

·        Magnetisk och termisk dimensionering av asynkronmaskiner

·        Finita elementmetoden och hur den kan appliceras för att lösa statiska och kvasistatiska, tvådimensionella magnetiska problem

·        Transienta modeller för permanentmagnetiserade synkronmaskiner

·        Termisk modellering av elektriska maskiner m.h.a. finita elementmetoden

Lärandemål *

Kursens mål är att deltagarna efter fullgjord kurs skall ha en djupare förståelse kring hur Maxwells ekvationer och grundläggande principer inom värmelära kan tillämpas för att analysera och designa elektriska maskiner.

Efter kursen ska deltagarna kunna:

·        Använda teorin kring MMF-vågor för att beräkna flödestätheter i luftgap, magnetiskt flöde, induktanser samt härleda asynkronmaskinens ekvivalenta schema

·        Använda teorin kring MMF-vågor för att analysera och förstå begränsningar hos permanentmagnetiserade synkronmaskiner

·        Med stöd av kursmaterialet kunna implementera finita elementmetoden (FEM) i en Matlabmiljö för att lösa statiska samt kvasistatiska, tvådimensionella magnetiska problem

·        Använda FEM-beräkningar för att beräkna prestanda hos permanentmagnetiserade synkronmaskiner och asynkronmaskiner

·        Analytiskt beräkna stator- och rotorresistans, magnetiseringsinduktans samt läckinduktanskomponenter för asynkronmaskiner samt motsvarande parametrar för permanentmagnetiserade synkronmaskiner

·        Dimensionera en asynkronmaskin för ett givet momentkrav med hänsyn taget till termiska begränsningar

·        Utföra FEM-beräkningar på permanentmagnetiserade synkronmaskiner och extrahera data för att implementera transienta modeller innefattande magnetisk mättning, magnetisk korsmättning samt övertoner

·        Utföra FEM-beräkningar för att beräkna resulterande temperaturfördelning i en elektrisk maskin för ett givet drifttillstånd

Kursupplägg

Kursens huvudsakliga innehåll innefattas i den kurslitteratur som presenteras genom en serie föreläsningar. Parallellt med detta genomförs ett antal datorbaserade projektuppgifter som skall lösas och presenteras i rapportform.

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet *

Kunskaper i elektromagnetisk fältteori motsvarande EI1200. Grundläggande kunskaper inom området elektriska maskiner motsvarande EJ2201 rekommenderas men är inte ett krav. 120 hp och engelska B eller motsvarande. 

Rekommenderade förkunskaper

Kunskaper i elektromagnetisk fältteori motsvarande EI1200. Grundläggande kunskaper inom området elektriska maskiner motsvarande EJ2201 rekommenderas men är inte ett krav. 120 hp och engelska B eller motsvarande. 

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

O. Wallmark, AC Machine Analysis – Fundamental Theory, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden.

Examination och slutförande

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

Betygsskala *

P, F

Examination *

  • PRO1 - Projektuppgift, 2,5 hp, betygsskala: P, F
  • PRO2 - Projektuppgift, 1,5 hp, betygsskala: P, F
  • PRO3 - Projektuppgift, 1,5 hp, betygsskala: P, F
  • PRO4 - Projektuppgift, 2,0 hp, betygsskala: P, F
  • PRO5 - Projektuppgift, 1,5 hp, betygsskala: P, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s samordnare för funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Fyra av fem projektarbeten skall genomföras där PRO1, PRO2 och PRO4 är obligatoriska.

PRO1: Analys av en asynkronmaskin med hjälp av finita elementmetoden (2,5 hp, obligatorisk)

PRO2: Dimensionering av en asynkronmaskin (1,5 hp, obligatorisk)

PRO3: Transient modellering av permanentmagnetiserade synkronmaskiner (1,5hp)

PRO4: Termisk modellering av permanentmagnetiserade synkronmaskiner med hjälp av finita elementmetoden (2 hp, obligatorisk)

PRO5: Implementering av finita elementmetoden i Matlab (1,5 hp)

Övriga krav för slutbetyg *

Fyra godkända projektrapporter.

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Oskar Wallmark

Etiskt förhållningssätt *

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare information

Kurswebb

Ytterligare information om kursen kan hittas på kurswebben via länken nedan. Information på kurswebben kommer framöver flyttas till denna sida.

Kurswebb EJ2222

Ges av

EECS/Elektroteknik

Huvudområde *

Elektroteknik

Utbildningsnivå *

Avancerad nivå

Påbyggnad

Ingen information tillagd

Kontaktperson

Oskar Wallmark

Övrig information

I denna kurs tillämpas EECS hederskodex, se:
http://www.kth.se/eecs/utbildning/hederskodex.