Software: FEM - Tutorial - Magnetfeld - Kennfeld-Nutzung zur System-Simulation: Unterschied zwischen den Versionen
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== Elektromagneto-mechanischer Wandler (C-Code) == | |||
Beide Kennfelder dienen zusammen zur Nachbildung des mittels FE-Modell simulierten konkreten Elektro-Magneten in einem dynamischen Systemmodell des kompletten elektromagnetischen Antriebs. Zur Demonstration wird dafür im Folgenden das Beispiel des Blindenschrift-Prägers aus dem [[Software:_System-Simulation_-_SimulationX|'''Tutorial zur System-Simulation''']] verwendet. | |||
'''''Hinweis:'''''<br>Wer nicht über dieses '''SimulationX-Modell''' verfügt, kann es (mit bereits gelöschten Magnetkreis-Elementen) als [http://www.optiyummy.de/images/Software_FEM_-_Tutorial_-_Magnetfeld_-_SimX-Kennfelder_-_magnet_xx.zip '''ZIP-Archiv'''] laden. Den RSM_Wandler als neuen lokalen Element-Typ definiert man dann wie im Folgenden beschrieben. | |||
* Wir öffnen das verifizierte SimulationX-Modells der Etappe3(''mit Wirbelstrom und Magnet-Hysterese'') und speichern es unter dem neuen Bezeichner '''''Magnet_xx.ism''''': | |||
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* '' | * Der markierte farbige Bereich entspricht dem elektromagneto-mechanischem Wandler (E-Magnet ohne Ankermasse). | ||
''' | * Nachdem wir für den elektromagneto-mechanischen Wandler einen neuen lokalen Element-Type '''''RSM_Wandler''''' definiert haben, können wir die beiden externen Funktionen mittels ''Drag&Drop'' in diesen lokalen Type hinein kopieren (mit gedrückter Strg-Taste): | ||
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* Als Symbol für den RSM_Wandler kann man nebenstehendes Bild verwenden. | |||
* Alle Netzwerk-Elemente innerhalb des farbig markierten Wandler-Bereiches können gelöscht werden. | |||
* An Stelle der Magnetkreis-Elemente platzieren wir in der Modellstruktur den ''RSM_Wandler'' als ''Magnet_RSM'': | |||
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* Da am mechanischen Anschluss die Potentialgrößen der Bewegung (x, v, a) als Werte eingespeist werden, können wir in einem Algorithmus den Luftspalt '''s''' als Differenz der Anschluss-Positionen berechnen. | |||
* Die aus der externen Funktion berechnete Kraft '''F'''=f(s,i) muss als Wert an beide Anschlüsse übergeben werden. | |||
* Der Wert des Stromes '''i''' entstammt der elektrischen Seite des Wandlers. | |||
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* Der Spannungsabfall '''u''' zwischen den beiden Anschlüssen ergibt sich aus der Summe von Induktionsspannung '''u_ind''' und dem Spannungsabfall '''uR''' über dem ohmschen Widerstand '''R_Spule''' des Spulendrahtes. Das kann man nur durch eine Gleichung erzwingen. | |||
* Der Strom '''i''' ist ebenfalls innerhalb des Element-Typs algorithmisch nicht berechenbar. Auch dafür benötigen wir eine Gleichung. | |||
* Deshalb wurde wegen der Übersichtlichkeit der komplette elektrische Teil des Wandlers in einem Gleichungsabschnitt definiert. Der Wert des Luftspalts '''s''' entstammt dem mechanischen Teil des Wandlers. | |||
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Hier soll auf eine Schwachstelle unseres Demo-Beispiels hingewiesen werden: | |||
# Die identifizierten Kennfelder sind nur für eine konkrete Geometrie und Windungszahl ('''wSpule=400''') gültig. | |||
# Der im Wandlermodell benötigte Wert des Spulenwiderstandes muss aus den konkreten Werten von Geometrie und Windungszahl berechnet werden. Deshalb muss man im SimulationX-Modell die gleichen Geometriebeziehungen und -werte verwenden wie im FE-Modell ('''Magnet_RSM.R_Spule=Geometrie.R_Spule'''). | |||
# Damit hat man innerhalb des SimulationX.Modells leider keine Freiheitsgrade zur Optimierung der Wicklungsdaten für einen konkreten Eisenkreis! Die Optimierungsschleife müsste sich immer über die Kennfeld-Identifikation erstrecken, was zurzeit nicht praktikabel ist! | |||
'''''Hinweis:'''''<br> | |||
Wahrscheinlich hat der Solver numerische Probleme, den Abschaltvorgang zu berechnen. Dieses Problem lösen wir pragmatisch, indem wir die Diode in der Schutzbeschaltung entfernen und durch einen Leiter ersetzen. | |||
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Aktuelle Version vom 21. Januar 2015, 15:19 Uhr
Elektromagneto-mechanischer Wandler (C-Code)
Beide Kennfelder dienen zusammen zur Nachbildung des mittels FE-Modell simulierten konkreten Elektro-Magneten in einem dynamischen Systemmodell des kompletten elektromagnetischen Antriebs. Zur Demonstration wird dafür im Folgenden das Beispiel des Blindenschrift-Prägers aus dem Tutorial zur System-Simulation verwendet.
Hinweis:
Wer nicht über dieses SimulationX-Modell verfügt, kann es (mit bereits gelöschten Magnetkreis-Elementen) als ZIP-Archiv laden. Den RSM_Wandler als neuen lokalen Element-Typ definiert man dann wie im Folgenden beschrieben.
- Wir öffnen das verifizierte SimulationX-Modells der Etappe3(mit Wirbelstrom und Magnet-Hysterese) und speichern es unter dem neuen Bezeichner Magnet_xx.ism:
- Der markierte farbige Bereich entspricht dem elektromagneto-mechanischem Wandler (E-Magnet ohne Ankermasse).
- Nachdem wir für den elektromagneto-mechanischen Wandler einen neuen lokalen Element-Type RSM_Wandler definiert haben, können wir die beiden externen Funktionen mittels Drag&Drop in diesen lokalen Type hinein kopieren (mit gedrückter Strg-Taste):
- Als Symbol für den RSM_Wandler kann man nebenstehendes Bild verwenden.
- Alle Netzwerk-Elemente innerhalb des farbig markierten Wandler-Bereiches können gelöscht werden.
- An Stelle der Magnetkreis-Elemente platzieren wir in der Modellstruktur den RSM_Wandler als Magnet_RSM:
Nun bleibt uns nur noch die Aufgabe diesen Element-Typ zum richtigen Verhalten zu führen. Die mechanische Seite des Wandlers realisiert man durch die Definition zweier mechanisch-translatorischer Anschlüsse (ctr1 und ctr2):
- Da am mechanischen Anschluss die Potentialgrößen der Bewegung (x, v, a) als Werte eingespeist werden, können wir in einem Algorithmus den Luftspalt s als Differenz der Anschluss-Positionen berechnen.
- Die aus der externen Funktion berechnete Kraft F=f(s,i) muss als Wert an beide Anschlüsse übergeben werden.
- Der Wert des Stromes i entstammt der elektrischen Seite des Wandlers.
Die elektrische Seite des Wandlers realisiert man durch die Definition zweier elektrischer Anschlüsse. Diese erhielten standardmäßig die Bezeichnung ctr3 und ctr4:
- Der Spannungsabfall u zwischen den beiden Anschlüssen ergibt sich aus der Summe von Induktionsspannung u_ind und dem Spannungsabfall uR über dem ohmschen Widerstand R_Spule des Spulendrahtes. Das kann man nur durch eine Gleichung erzwingen.
- Der Strom i ist ebenfalls innerhalb des Element-Typs algorithmisch nicht berechenbar. Auch dafür benötigen wir eine Gleichung.
- Deshalb wurde wegen der Übersichtlichkeit der komplette elektrische Teil des Wandlers in einem Gleichungsabschnitt definiert. Der Wert des Luftspalts s entstammt dem mechanischen Teil des Wandlers.
Achtung:
Hier soll auf eine Schwachstelle unseres Demo-Beispiels hingewiesen werden:
- Die identifizierten Kennfelder sind nur für eine konkrete Geometrie und Windungszahl (wSpule=400) gültig.
- Der im Wandlermodell benötigte Wert des Spulenwiderstandes muss aus den konkreten Werten von Geometrie und Windungszahl berechnet werden. Deshalb muss man im SimulationX-Modell die gleichen Geometriebeziehungen und -werte verwenden wie im FE-Modell (Magnet_RSM.R_Spule=Geometrie.R_Spule).
- Damit hat man innerhalb des SimulationX.Modells leider keine Freiheitsgrade zur Optimierung der Wicklungsdaten für einen konkreten Eisenkreis! Die Optimierungsschleife müsste sich immer über die Kennfeld-Identifikation erstrecken, was zurzeit nicht praktikabel ist!
Hinweis:
Wahrscheinlich hat der Solver numerische Probleme, den Abschaltvorgang zu berechnen. Dieses Problem lösen wir pragmatisch, indem wir die Diode in der Schutzbeschaltung entfernen und durch einen Leiter ersetzen.