Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Waermemodell: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 19. März 2014, 12:37 Uhr
Statisches Wärmemodell
Den thermischen Übergangswiderstand zur Umgebung berechnen wir ebenfalls im Geometrie-Element MagnGeo:
- A_Kuehl ist hierbei die wärmeabführende Oberfläche des Magneten.
- kth_Kuehl=12 W/(K*m²) ist der Wärmeübergangskoeffizienten dieses "Kühlkörpers":
Daraus resultieren die beiden Anweisungen am Ende des Algorithmen-Abschnittes:
A_Kuehl :=0.5*pi*d_Magnet^2+pi*d_Magnet*L_Magnet; Rth_Kuehl :=1/(A_Kuehl*kth_Kuehl);
Man könnte in Analogie zum Geometrie-Element einen eigenen Element-Typ "Waerme" definieren. Das würde jedoch unser Modell nur unnötig verkomplizieren. Da die Wärme-Entwicklung fester Bestandteil der Spule ist, soll das in der Modell-Bibliothek bereitgestellte Element für die Magnet-Spule erweitert werden:
- Abgeleitete Element-Typen übernehmen alle Eigenschaften vom ursprünglichen Typ (z.B. Anschlüsse, Parameter, Variablen, Algorithmus, Equations).
- Man kann zusätzliche Eigenschaften ergänzen, wobei man auf den vorhandenen Eigenschaften aufbaut.
- Der abgeleitete Element soll als lokaler Typ im Modell gespeichert werden, um das Modell portabel zu halten.
- Man aktiviert den Type-Designers nach Auswahl des Spulen-Elements in der Modellstrukturüber das Kontext-Menü (Neue Ableitung) nach Selektieren des Elementtyps in der Bibliothek.
- Nach dem Eintragen eines sinnvollen Namens und Kommentars wird nach "Fertigstellen" der abgeleitete Elementtyp lokal im Modell abgelegt:
- Als Nächstes löschen wir das Spulen-Element in der Modellstruktur und benutzen statt dessen unsere abgeleitete Spule.
Hinweise:
- Wir dürfen nicht vergessen, die Anfangswerte für Strom und Fluss freizugeben!
- Die Simulation muss zu den gleichen Ergebnissen führen, wie mit der Original-Spule, da wir inhaltlich noch nichts verändert haben!
Nach erneutem Aufruf des Type-Designers ergänzen wir die Wärme-Eigenschaften als Algorithmus:
- SimulationX umfasst den Sprachstandard Modelica® in der Version 3.0. Sämtliche Modelica-spezifischen Sprachkonstrukte sind unter http://www.modelica.org beschrieben.
- Ausführliche Informationen zum darüber hinaus verfügbaren Funktionsumfang der Modellierungssprache von SimulationX findet man im Hilfesystem:
- Ermitteln der elektrischen Verlustleistung PW im Spulendraht.
- Aufintegration (Siehe SimulationX-Hilfe) der Wärmeenergie EW aus PW während eines Simulationslaufes (Hinweis: Anfangswert 0 im Integral für die Zustandsgröße EW!)
- Mittlere Wärmeleistung PW_mittel für einen Prägezyklus aus umgesetzter Wärmeenergie EW und Zykluszeit t_Zyklus ermitteln:
- Die Zykluszeit t_Zyklus als Parameter des Spulen-Elements ist erst nach Vollendung des Prägezyklusses bekannt.
- Zuvor nutzt man die aktuelle Zeit time, wobei man eine Division durch Null vermeiden muss.
- Erwärmung der Spule:
- Die Berechnung der Temperaturerhöhung aus der mittleren Wärmeleistung und dem thermischen Übergangswiderstand erfolgt im Spulen-Element.
- Der Wert für den thermischen Übergangswiderstand zur Umgebung wird im Modell-Element "Geometrie" berechnet.
- Der entsprechende Parameter des Spulen-Elements erhält diesen Wert vom Geometrie-Element.