Software: SimX - Parameterfindung - Permeabilitaet - Minimalmodell
Für die Magnetisierungskennlinie des Eisens werden die Parameter für den gewählten Funktionsansatz µ=f(B) gesucht. Dafür benötigt man ein Modell des Magnetkreises. Dieses sollte nur die Partialsysteme und Effekte enthalten, welche für die Nachbildung der zur Parameter-Identifikation gewählten Messanordnung unbedingt erforderlich sind. So kann der mechanische Teil des magnetischen Wandlers im Modell völlig entfallen.
Im Simulationssystem SimulationX der Firma ITI-GmbH Dresden wurde ein Minimalmodell mit den folgenden Modell-Elementen realisiert.
Der Eisenkreis wird mit einem eigenen Element-Typ "E_Eisen" modelliert:
- Das Element enthält die Modellansätze für mehrere Eisenabschnitte.
- Der E-Schnitt des Eisens kann zurückgeführt werden auf eine U-Form, da sich die Spule auf dem Innenschenkel befindet und man die beiden Außenschenkel gedanklich zu einem Schenkel zusammenfassen kann. Leider ergibt sich innerhalb des UU-Kreises kein gleichmäßiger Querschnitt für den magnetischen Fluss (der "Innenschenkel" ist etwas schmaler als der resultierende "Außenschenkel").
- Der magnetische Gesamtwiderstand des Eisenkreises ergibt sich aus der Reihenschaltung der einzelnen Eisenabschnitte und der "ungewollten" Luftspalte zwischen den Kernhälften. Diese einzelnen Abschnitte können zu gemeinsamen Elementen zusammengefasst werden.
- Die Eisenabschnitte bestehen im Beispiel aus einem einheitlichen Eisen-Material. Für dieses wird durch den Funktionsansatz mit den zugehörigen Parametern die Abhängigkeit der Permeabilität von der magnetischen Flussdichte definiert. In Hinblick auf die Kern-Geometrie wurden Vereinfachungen bei der Modellierung vorgenommen. Da sich die Querschnitte der beiden Schenkel nicht sehr unterscheiden, wird für die Berechnung der aktuellen Flussdichte vereinfachend von einem mittleren Querschnitt ausgegangen.
Das Modell des Eisenkreises nutzt den Ansatz über differentielle magnetische Widerstände, der numerisch stabil und schnell arbeitet.
Hinweis:
Der verwendete Kern ist für den angestrebten Zweck der Parameter-Identifikation eigentlich geometrisch zu kompliziert, da der Aufwand für die Erstellung eines genauen Magnetmodells zu groß wird. Im Rahmen dieses Praktikums genügt jedoch für das Verständnis der Grundlagen das obige vereinfachte Modell.
