Моделювання в електротехніці
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 6.141.03.E.068
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Електроенергетика та системи управління
Лектор: професор, д.т.н. Сегеда Михайло Станкович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
• знання спеціальних розділів математики, в обсязі, необхідному для освоєння професійно-орієнтованих дисциплін (ЗК1);
• здатність до аналізу та синтезу (ЗК2);
• здатність здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел (ЗК3);
• уміння працювати як індивідуально, так і в команді (ЗК4);
• уміння ефективно спілкуватися на професійному та соціальному рівнях (ЗК5);
• розуміння необхідності навчання протягом життя та трансферу набутих знань (ЗК9);
• відповідальність за якість виконуваної роботи (ЗК10);
фахові компетентності:
• знання про тенденції розвитку і найбільш важливі нові розробки в області електротехніки та електромеханіки, а також суміжних (ФК1);
• знання і розуміння наукових понять, теорій і методів, необхідних для розв’язання задач в електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем та їх устаткування (ФК2);
• здатність застосовувати інформаційно-комунікаційні технології та навики програмування для розв’язання типових завдань інженерної діяльності (ФК4);
• здатність використовувати отримані знання та уміння для роботи в промисловості і розуміти необхідність дотримання правил техніки безпеки, при виконанні посадових обов’язків (ФК5);
• здатність застосовувати аналітичні методи аналізу, математичне моделювання та виконувати фізичні та математичні експерименти для розв’язання інженерних завдань та при проведенні наукових досліджень (ФК7);
• здатність інтегрувати знання з інших дисциплін, застосовувати системний підхід та враховувати нетехнічні аспекти при розв’язанні інженерних задач та проведенні досліджень (ФК9);
• здатність оцінювати доцільність та можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем (ФК11).
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Здатність продемонструвати знання і розуміння наукових фізичних і математичних засад, необхідних для розв’язування інженерних задач та виконання досліджень у сфері електроенергетики, електротехніки й електромеханіки.
2. Обґрунтовано вибирати методи для моделювання режимів і процесів в динамічних системах, а також аналізувати отримані результати.
3. Застосовувати інформаційні технології та навики програмування для розв’язання типових інженерних задач у сфері електроенергетики.
4. Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу й аналізу елементів систем, характерних для обраної спеціалізації.
5. Самостійно виконувати експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навики за професійною тематикою.
6. Застосовувати системний підхід, інтегруючи знання з інших дисциплін під час розв’язання інженерних задач обраної спеціалізації та проведення досліджень.
7. Оцінити доцільність і можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу електроенергетичних, електротехнічних й електромеханічних систем.
8. Аргументувати вибір методів розв’язування спеціалізованої задачі, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті інженерні вирішення.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
• Вища математика,
• Теоретичні основи електротехніки,
• Електричні мережі.
Короткий зміст навчальної програми: Викладено математичні засади методів, які використовується під час розв’язання задач електроенергетики: елементи теорії подібності, теорії множин і теорії графів, формалізовані методи аналізу електричних кіл, спеціальні обчислювальні методи, методи розв’язання алгебричних і трансцендентних рівнянь одної змінної, методи розв’язання систем і нелінійних рівнянь й систем диференційних рівнянь, математичні основи аналізу усталених режимів і перехідних процесів у електричних, електроенергетичних і електропостачальних системах.
Опис: Основи теорії подібності в задачах електроенергетики. Елементи теорії множин і теорії графів та сфера їх застосування в електричних, електроенергетичних і електропостачальних
системах.
Методи формування рівнянь режимів і процесів електроенергетичних і електропостачальних систем. Структурні елементи та їхні фізичні величини.
Рівняння режимів і процесів за законами Ома та Кірхгофа, контурних і вузлових координат.
Рівняння режимів і процесів у методах незалежних і контурних струмів.
Рівняння режимів і процесів у методах незалежних, вузлових і міжвузлових напруг.
Рівняння режимів і процесів у методах координат віток і визначальних координат.
Матриці вхідних та взаємних імпедансів, коефіцієнтів розподілу, матриці вузлових і умовно вузлових імпедансів.
Спеціальні обчислювальні методи. Інтерполяція й екстраполяція функцій. Апроксимація функцій. Наближене диференціювання й інтегрування функцій.
Методи розв’язання системи скінчених лінійних рівнянь. Власні значення та власні вектори матриці. Норми матриці та вектора.
Числові методи розв’язання систем лінійних та нелінійних скінчених рівнянь.
Математичні моделі аналізу усталених режимів електроенергетичних і електропостачальних систем. Методи вузлових напруг, контурних струмів і балансу потужностей.
Аналіз і синтез електроенергетичних і електропостачальних систем методом координат (змінних) стану.
Числові методи розв’язання звичайних диференційних рівнянь. Точність і стійкість числових методів. Алгоритми вибору кроку інтегрування звичайних диференційних рівнянь.
Однокрокові та багатокрокові явні методи.
Однокрокові та багатокрокові неявні методи.
Методи та критерії оцінювання: • письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування, розрахунково-графічна робота (30%)
• підсумковий контроль (контрольний захід, залік): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Бали та відповідні до них оцінки фактичного рівня досягнення програмних результатів навчання формуються за результатами поточного та семестрового контролів шляхом урахування оцінювання повноти та якості виконання обов’язкових індивідуальних робіт, результатів тестування, що проводиться за допомогою електронного навчально-методичного комплексу, розміщеного у віртуальному навчальному середовищі Національного університету «Львівська політехніка», та усного опитування. Порядок та критерії виставляння балів та оцінок проводиться згідно «Стандарт вищої освіти СВО ЛП 03.10., Наказ № 27-1-10 від 23 січня 2019 р.»
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Кириленко О.В., Сегеда М.С., Буткевич О.Ф., Мазур Т.А. Математичне моделювання в електроенергетиці: Підручник / – Львів: 2-е видання. Вид-во нац. ун-ту «Львівська політехніка», 2013. – 608 с.
2. Перхач В.С. Математичні задачі електроенергетики – 3-е вид., перероб. і доп. – Львів: Вища шк., 1989. – 464 с.
3. Сегеда М.С. Математичне моделювання в електроенергетиці: Навч. посібник / Мін. освіти і науки України; Національний університет “Львівська політехніка” – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2002. – 300 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).