Kursplan för Elektriska maskiner - design och analys

Kursplan fastställd 2021-02-10 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnElectrical machines - design and analysis
  • KurskodENM056
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPEPO
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeElektroteknik
  • InstitutionELEKTROTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 21120
  • Max antal deltagare90
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0118 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp
  • 28 Okt 2022 fm J
  • 03 Jan 2023 em J
  • 21 Aug 2023 em J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Kursspecifika förkunskapskrav till MPEPO i Antagningsordningen

Syfte

Kursens övergripande mål är att ge förståelse för fysiska interaktioner mellan elektriska, magnetiska och mekaniska fenomen i olika elektriska maskiner och förmåga att designa en elektrisk maskin enligt krav. Kursen behandlar olika aspekter i elektriska maskiner: teori, egenskaper, dynamik, tillämpningar, och design. Studenterna uppmanas att överväga miljöpåverkan från elektriska maskiner, inklusive material, tillverkning, energieffektivitet och materialåtervinning.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  1. beskriva arbetsprincipen och huvuddelen av synkronmaskiner och induktionsmaskiner samt tillverkningsprocess för elektriska maskiner.
  2. modellera elektromagnetisk excitation, permanenta magneter och laminerade material med övervägande mättnad.
  3. beräkna magnetisk flöde, flödeslänk, induktans och reluktans.
  4. beräkna driftspunkterna för permanenta magneter under icke-belastning och belastning hos en permanentmagnet synkronmaskin.
  5. beskriva olika typer av lindningar, t.ex. distribuerade och koncentrerade lindningar, enkel- eller flerskiktslindningar, heltalsplacering eller fraktionerad slitslindningar.
  6. dra fördelningens schema av fasspolar i en trefasmaskin och beräkna lindningsfaktorer för både distribuerade och koncentrerade lindningar.
  7. konstruera dubbel-lager 3-faslindningar, inklusive val av spolar varv, serier och parallella grenar och kopparstrand med korrekt Cu-fyllningsfaktor.
  8. beräkna elektromotorisk kraft (EMF) hos en permanentmagnet synkronmaskin vid icke-belastning.
  9. beskriva olika koordinatsystem inklusive trefas och tvåfas stationära koordinatsystem, och d-q roterande koordinatsystem.
  10. beräkna induktanserna i d- och q-axlarna genom att använda magnetiska kretsar och modellera en permanentmagnet synkronmaskin i d-q-koordinatsystem.
  11. dimensionera en permanentmagnet synkronmaskin för elfordons applikationer, beräkna effekt, effektfaktor, vridmoment, kopparförluster, järnförluster och verkningsgrad.
  12. rita ekvivalenta krets, beräkna steady-state prestanda hos induktionsmaskiner, och analysera påverkan av krets parametrar på vridmoment-hastighet kurva av en induktionsmaskin.
  13. utföra ett praktiskt experiment för att bestämma de ekvivalenta krets parametrarna för en induktionsmaskin och identifiera relevanta kvantiteter under en start.
  14. beskriva induktionsmaskinens dynamiska modell i olika koordinatsystem, utför en simulering av start processen med Matlab och utvärdera de simulerade resultaten med mätningarna.
  15. rita fasdiagram och styra reaktiv effekt med fält ström i en synkron generator.
  16. beskriv olika typer av traktion motorer och diskutera deras egenskaper.
  17. identifiera de etiska aspekter som behövs för att kunna beaktas vid konstruktion och användning av elektriska maskiner.

Innehåll

  1. Introduktion av kursen och olika elektriska maskiner.
  2. Magnetiska kretsar och vridmomentgenerering.
  3. Roterande magnetfält.
  4. Lindningar och beräkning av ledningsfaktorer.
  5. Koordinatsystem och d-q induktanser.
  6. Induktionsmaskin.
  7. PM synkronmaskin.
  8. Synkron generator.
  9. Traktion motorer.

Organisation

  • 18 föreläsningar (2 x 45 min per föreläsning),
  • 8 handledning (2 x 45 min per handledning),
  • 1 sessions praktiskt laborationsarbete på induktionsmaskin (4 timmar),
  • 3 sessioner av modellering och simulering på induktionsmaskin i datorrum (2 x 45 min per session),
  • 6 sessioner av designuppgift i datorrum (2 x 45 min per session).

Litteratur

  • Electric Motors and Drives, av A Hughes, publicerad av Newnes, Elsevier.
  • Electic machinery fundamentals by S. S. Chapman, publicerad av McGraw-Hill. 
  • Ytterligare material finns på kurshemsidan.

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig tentamen: 80 poäng; Designuppgift: 20 poäng. Betygsskala, U, 3, 4, 5. Den praktiska laborationen, datorlaborationen och designuppgiften är obligatoriska.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.