Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Waermemodell: Unterschied zwischen den Versionen
Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
|||
Zeile 1: | Zeile 1: | ||
[[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme|↑]] <div align="center"> [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_Geometriemodell|←]] [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_Modellverifizierung|→]] </div> | [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme|↑]] <div align="center"> [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_Geometriemodell|←]] [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_Modellverifizierung|→]] </div> | ||
<div align="center">'''Statisches Wärmemodell'''</div> | <div align="center">'''Statisches Wärmemodell'''</div> | ||
<div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_waermenetzwerk.gif| ]]</div> | <div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_waermenetzwerk.gif| ]]</div> | ||
=== Erweiterung des Geometrie-Elements === | === Erweiterung des Geometrie-Elements === | ||
Den thermischen Übergangswiderstand zur Umgebung berechnen wir ebenfalls im Geometrie-Element '''MagnGeo''': | Den thermischen Übergangswiderstand zur Umgebung berechnen wir ebenfalls im Geometrie-Element '''MagnGeo''': | ||
* '''''A_Kuehl''''' ist hierbei die wärmeabführende Oberfläche des Magneten. | * '''''A_Kuehl''''' ist hierbei die wärmeabführende Oberfläche des Magneten. | ||
Zeile 12: | Zeile 9: | ||
A_Kuehl :=0.5*pi*d_Magnet^2+pi*d_Magnet*L_Magnet; | A_Kuehl :=0.5*pi*d_Magnet^2+pi*d_Magnet*L_Magnet; | ||
Rth_Kuehl :=1/(A_Kuehl*kth_Kuehl); | Rth_Kuehl :=1/(A_Kuehl*kth_Kuehl); | ||
=== Abgeleitetes Spulen-Element mit thermischen Eigenschaften === | === Abgeleitetes Spulen-Element mit thermischen Eigenschaften === | ||
[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_typedesigner_ableiten_spule2.gif|right]] | [[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Geometrie_und_Waerme_-_typedesigner_ableiten_spule2.gif|right]] | ||
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 Spulen-Element erweitert werden: | 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 Spulen-Element erweitert werden: |
Version vom 19. März 2014, 13:11 Uhr
Statisches Wärmemodell
Erweiterung des Geometrie-Elements
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);
Abgeleitetes Spulen-Element mit thermischen Eigenschaften
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 Spulen-Element erweitert werden:
- Abgeleitete Element-Typen übernehmen alle Eigenschaften vom ursprünglichen Typ (z.B. Anschlüsse, Parameter, Variablen, Algorithmen, Gleichungen).
- Man kann zusätzliche Eigenschaften ergänzen, wobei man auf den vorhandenen Eigenschaften aufbaut.
- Der abgeleitete Element-Type soll als lokaler Type im Modell gespeichert werden, um das Modell portabel zu halten.
- Nach Auswahl des Spulen-Elements in der Modellstruktur aktiviert man den Type-Designers über den Menüpunkt Elemente > Ableiten.
- 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 unter dem gleichen Bezeichner Spule.
Hinweise:
- Die Parameter müssen ihre Werte vom Geometrie-Element erhalten.
- 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.