Princip numerických simulací je vcelku jednoduchý. V některém z CAD programů se vytvoří 3D model objektu. Může to být třeba stykač, jistič, generátor, motor, izolátor, ale klidně i rozváděč s pojistkami nebo dokonce i celá rozvodna. Jednotlivým objektům modelu se pak přiřadí materiálové vlastnosti a celý problém se numericky řeší pomocí výpočetního software na běžném PC, notebooku, pracovní stanici a klidně i na superpočítači. Po vyřešení pak vznikají obrázky různých fyzikálních polí (elektromagnetické, magnetické, elektrické, tepelné, proudění) a výpočet se na konci celkově technicky vyhodnotí. S využitím numerického modelování a simulací vznikla celá řada velmi kvalitních studentských prací, přičemž tři z nich jsou dále popsány.
„Když fouká, tak se točí. Když se točí, tak svítí.“
Jedna z prací řeší návrh větrné elektrárny s vertikální osou otáčení. Základem je větrný motor se šikmými lopatkami, který je mechanicky připojen na synchronní generátor. Tato malá elektrárna může sloužit třeba k napájení veřejného osvětlení, podobně, jako je to vidět před Menzou VŠB-TUO. Být soběstačný je fajn. A navíc, každý elektrotechnik by měl mít doma alespoň nějakou elektrárnu…
„Kdo nechladí, ten se spálí.“
Další práce se zabývá optimalizací chlazení elektromotoru. Proč vlastně chladíme elektrické stroje? Protože elektromotor je ve skutečnosti stroj, který přeměňuje elektrickou energii na mechanickou a na hřídeli koná práci. Při této přeměně energie z jedné na druhou vždy vznikají ztráty. No a ztráty jsou vlastně teplo, které se musí nějak dostat z elektrického stroje ven. Čím lépe chladíme, tím má pak stroj i nižší teplotu. Kapalný dusík ani suchý led není potřeba, stačí k tomu ventilátor na hřídeli.
„Když jistič jistí tak, jak má jistič jistit.“
Studentský projekt aneb oblíbená laboratorní úloha všech studentů, při které průchodem poruchového proudu vystřelují žhavé plyny z výfukových otvorů jističe a explodují neodborně „opravené“ pojistky. Možná se ptáte, kde jsou tady ty numerické metody, simulace a počítače? Obojí musíte hledat v té modré plechové „bedně“ na fotografii. To je zkratový generátor, který vytváří poruchový proud o hodnotě asi 1,5 kA. Numericky zde byla vypočtena hodnota indukčnosti cívky, která ve spojení s kapacitami dává potřebnou frekvenci proudu 50 Hz. Malý „počítač“, tedy PLC relé se zase stará o správný sled operací, aby byl zkratový generátor funkční a pro obsluhu bezpečný. Úloha testuje kvalitu jističů z pohledu ochrany jištěného obvodu před účinky zkratového proudu.
