Software: SimX - Einfuehrung - DC-Motor - Einschaltstrom

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Einschaltstrom-Experiment

• Damit man der Verlauf des Motorstroms nach dem Einschalten betrachten kann, muss man zuvor diese Ergebnisgröße für die Darstellung auswählen (mittels rechten Mausklick auf Motor):
  
• Es wird ein leeres Ergebnisfenster für den Motor-Strom geöffnet, da wir noch keine Simulation gestartet hatten.
• Wir starten einfach mal einen Simulationslauf, um zu sehen, was passiert (Simulation > Start).
• Im Ergebnisfenster wird nun ein konstanter Strom von 4,8 A im Zeitbereich von 0 bis 1 Sekunde angezeigt. Das war laut Ohmschen Gesetz bei V=24 V und R=5 Ohm zu erwarten (Anzeige des Wertes durch Bewegen des Cursors mit gedrückter linker Maustaste im Diagramm):
  

In den Ergebnisfenstern erfolgt standardmäßig eine automatische Skalierung der Y-Achse zwischen dem minimalem und maximalem Signalwert. Dies ist nicht immer günstig, weil z.B. die Signalkurve direkt auf der unbeschrifteten oberen Kante des Diagramms verläuft (wie unserem Fall):

• Die automatische Anpassung kann man deaktivieren, indem man mit der rechten Maustaste das Kontextmenü der Y-Achse öffnet:
  .
• Damit bleibt die Skalierung der Y-Achse bei nachfolgenden Simulationen erhalten, auch wenn sich die Extremwerte des Signals ändern.
• Die Einstellung der gewünschten Grenzen (im Beispiel 0...5 A) kann man nur über die Eigenschaftsleiste des Ergebnisfensters vornehmen (Ansicht > Eigenschaftsleiste):

Im Motor befindet sich eine Spule, welche eine bestimmte Induktivität besitzt. Deshalb dürfte der Strom nicht "schlagartig" seinen Endwert erreichen, sondern muss vom Wert=0 A kontinuierlich ansteigen:

• Der standardmäßig simulierte Zeitbereich von 1 s ist für unsere Spule viel zu groß! Die Zeitkonstante T für den Stromanstieg beträgt
  T=L/R=0.002/5 s=0.4 ms
• Da nach ungefähr der dreifachen Zeitkonstante der Endwert des Stromes fast erreicht ist, genügt eine Simulationszeit von tStop=4 ms.

Simulation > Einstellungen Transient gestattet neben vielen anderen Einstellungen auch die Festlegung des berechneten Zeitbereiches:

• Wir verringern in der Registerkarte "Allgemein" tStop=4 ms.
• Nach Simulation > Rücksetzten starten wir erneut einen Simulationslauf.
• Statt des erwarteten stetigen Stromanstieges sehen wir nun einen ziemlich eckigen Verlauf:
  
• Ursache ist die "minimale Ausgabeschrittweite" dtProtMin=1 ms. Die Stromkurve wird demzufolge im Beispiel aus Geradenstücken von 1 ms Länge approximiert!
• Damit Kurvendarstellungen unabhängig vom Zeitbereich einigermaßen "rund" sind, sollte man die Ausgabeschrittweite abhängig vom berechneten Zeitbereich machen. Für die Max. Rechenschrittweite ist z.B. standardmäßig dtMax=(tStop-tStart)/100 eingetragen.
• So soll auch die Ausgabeschrittweite angepasst werden: dtProtMin=(tStop-tStart)/100.
• Zusätzlich sollte die Protokollierung von Ergebnissen "Nach mindestens dtProtMin sowie vor und nach Ereignissen" erfolgen. Damit werden auch Unstetigkeiten in Signalverläufen "exakt" abgebildet:
  
• Nun müsste nach erneuter Simulationsrechnung ein knickfreier Stromverlauf sichtbar sein:
  
• Im folgenden Experiment werden wir die Drehung des Motors und die Rückwirkung der Motor-Drehung auf den zeitlichen Verlauf des Stroms untersuchen.

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