Matematika, Elektromágneses terek

1. félév: Mágneses ill. villamos készülékek és berendezések tervezésében használatos számítógépes mezőszimulációs eljárások alapvető módszereinek megismerése, a módszerek gyakorlati alkalmazásához szükséges elméleti ismeretek megszerzése.
2. félév: Mezőszimulációs szoftverek (FEM2D, EMAS) megismerése és mintafeladatok megoldása. Az elméleti ismeretekre alapozva, a képzés témájához kapcsolódó elektromágneses térszámítási feladat modelljén számítógépes analízis elvégzése a megismert szoftverekkel. Az analízis eredményének értékelése.

- Az elektromágneses tér egyenleteinek megoldása potenciálokkal, a potenciálokra vonatkozó differenciálegyenletek stacionárius és időben változó terek esetén.

- A villamos berendezések vizsgálatánál előforduló hőtechnikai, rugalmassági és áramlástani feladatok matematikai leírásának alapjai.

- Mezőproblémák numerikus megoldási módszerei. Elvi alapok áttekintése: véges differenciák, integrálegyenletek módszere; végeselem módszer. A fenti numerikus módszerek összevetése, és kapcsolata.

- Végeselem módszer alkalmazása statikus, stacionárius, örvényáramú, és hullámtani feladatokra. A végeselemes mezőszimulátorok számítógépes realizációjával kapcsolatos ismeretek. Előfeldolgozás: hálógenerálás kérdései; végeselemes megoldó: izoparametrikus formafüggvények (2-dimenziós és 3-dimenziós esetben), elemegyenletek előállítása, globális egyenletek generálása és megoldása, direkt és iterációs megoldási eljárások; kiértékelés, posztprocesszálás: térjellemzők, és integrális jellemzők (energia, kapacitás, induktivitás, veszteség, erőhatások) számítása, sajátérték feladatok megoldása.

- Számítógépes környezet a mezőszimulátor szoftverek alkalmazásához.

- Nemlineáris és csatolt mezőproblémák megoldási módszerei.

- Modellalkotás kérdéseinek tárgyalása kiválasztott feladatok alapján. (Példák: nagyfeszültségű kondenzátor tere, kábelösszekötő villamos és termikus tere, relé-tekercs mágneses tere, örvényáramú mágneses szenzor tere, transzformátor mágneses tere, kiálló-pólusú szinkrongép mágneses tere, elektromos kontaktus termikus tere, hullámvezetők elektromágneses tere, sajátfrekvenciák számítása.)

előadás (1. félév)

laboratóriumi gyakorlat (2. félév)

a) A szorgalmi időszakban: Az előadásokon (legalább 70 %-ban) ill. labor-foglalkozásokon való részvétel.

b) A vizsgaidőszakban: 1. félév: szóbeli vizsga. Követelmény: az alapvető összefüggések ismerete és azok alkalmazási készsége.

2. félév: Az önállóan kidolgozott mezőszimulációs feladat beadása.

c) Elővizsga nincs.

A szorgalmi időszakban a tárgy oktatóinak heti fogadóóráján, a vizsgaidőszakban a vizsga előtti munkanapon lehet konzultálni. A fogadóóra időpontja a tanszéki hirdetőtáblán található.

- Badics Z., Sebestyén I.: Számítógépes mezőszimuláció I. A végeselem módszer alkalmazása elektromágneses terek számítására. (Kézirat) BME-EVT 1992-94

- Iványi Miklósné: Számítógépes mezőszimuláció II. (Kézirat) BME-EVT, 1994.

- Vágó I.: Villamosságtan II. Elektromágneses terek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1988.

- Zombory L., Koltai M.: Elektromágneses terek gépi analízise, Műszaki Könyvkiadó,

Budapest, 1979.

- Zienkiewicz, O.C.: The finite element method in engineering science. McGraw-Hill B.C. London, 1971.

- Silvester P.P., Ferrari R.L.: Finite elements for electrical engineers, Cambridge University Press, 1983.

- Brauer J. R.: What every engineer should know about finite element analysis? Marcel Dekker, Inc. New York, Basel, 1988.

- Vágó I., M. Gyimesi M.: Electromagnetic Fields, Akadémiai Kiadó, Bp., 1998.