Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung
Nun kommt das schwierigste Problem: die richtigen Simulationsergebnisse in Hinblick auf die im Modell berücksichtigten Effekte zu erhalten (Verifizierung="richtige" Berechnung nachweisen):
- Hinweis: Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern".
- Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten anhand folgender Parameter und mit der vorgegebenen Simulationssteuerung überprüft werden (nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert!):
Bauelement- und Betriebsparameter:
Hysterese : wie in Etappe2 vorgegeben Anf.Werte : mit Fixierung von Zustandsgrößen (wie abschließend in Etappe2c ermittelt) Anschlag : elastischer Anschlag (k1,2 = 1e10 N/m und d1,2 = 1e6 Ns/m) Diode in Elektronik : "Reale Diode" mit Standardparametern Elektronik.R_Schutz = 1000 Ohm Elektronik.V_el = 24 V Nadel.x0 = CAD.d_Papier (Ruhelage direkt auf Papier) Feder.k = 20 N/mm (mit Vorspannung für 20g!)
CAD-Parameter:
CAD.d_Anker = 10 mm [Ankerdurchmesser ] CAD.w_Spule = 500 [Windungszahl der Spule ] CAD.R20_Spule = 4 Ohm [el. Widerstand der Spule bei 20°C] CAD.d_Magnet = 20 mm [Magnetdurchmesser ] CAD.K_FeInnen = 0.1 [L_FeInnen/L_Eisen=0.1xx ] CAD.K_Wickel = 0.8 [Wickelfaktor Spule: A_ Cu/A_ges ] CAD.SpulWand = 0.3 mm [Wandstärke des Wickelkörpers ] CAD.Restspalt = 50 µm [Restluftspalt zw. Anker und Kern ] CAD.d_Papier = 0.2 mm [Papierdicke ] CAD.d_Praegung = 0.1 mm [Papier-Restdicke geprägt ] CAD.x_Matrix =-0.65 mm [Papier-Position im Matrixboden ] CAD.x_Riss =-0.39 mm [Papier-Rissposition ] CAD.Re_Eisen = 1.5 mOhm [Wirbelstromwiderstand ] CAD.rho_Fe = 7.8 g/cm³ [Massedichte Eisen ] CAD.rho_Cu = 1.6E-8 Ohm*m [spez. ohm. Widerstand Kupfer ] CAD.kth_Cu = 0.0039 (1/K) [Temperaturkoeff. ohm. Wid. Kupfer] CAD.kth_Kuehl = 12 W/(K*m²) [Konvektionskoeff. Magnetfläche ] CAD.T_Spule = 100°C [Spulentemperatur für R_Spule ]
CAD-Ergebnisse:
CAD.A_Anker = 0.785398 cm² CAD.Deckel = 2.5 mm CAD.Wand = 1.33975 mm CAD.h_Wickel = 3.36025 mm CAD.d_innen = 10.6 mm CAD.d_aussen = 17.3205 mm CAD.L_innen = 33.3009 mm CAD.L_aussen = 54.414 mm CAD.L_mittel = 43.8574 mm CAD.d_Draht = 0.334189 mm CAD.L_Wickel = 16.3148 mm CAD.L_Anker = 8.23826 mm CAD.V_Anker = 0.647031 cm³ CAD.m_Anker = 5.04684 g CAD.L_Kern = 11.1765 mm CAD.L_Eisen = 58.8296 mm CAD.L_Magnet = 21.9148 mm CAD.L_FeInnen = 5.8830 mm CAD.L_FeAussen = 52.9466 mm CAD.Re_FeInnen = 15 mOhm CAD.Re_FeAussen = 1.66667 mOhm CAD.R_Spule = 5.248 Ohm CAD.A_Kuehl = 20.0526 cm² CAD.Rth_Kuehl = 41.5573 K/W
===>>> Der folgende Abschnitt wird noch überarbeitet !!!
Ergebnisse der Dynamiksimulation: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)
Messung.Praegungsmasz = 1.000 Messung.t_Zyklus = 4.92 ms (4.94 ms) Messung.t_Riss = 2.134 ms Elektronik.vMax =-159.26 V (-158.64 V) Elektronik.iMax = 0.7225 A (0.7464 A)
Ergebnisse der Spulen-Erwärmung: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)
EW_Spule.y = 3.54 mWs PW_Mittel.y= 0.719 W (0.716 W) dT_Spule.y = 29.9 K (29.8 K)
Hinweis: Die letzten Ergebnisstellen sind teilweise gerundet. Auch kleine Abweichungen von den aufgelisteten Werten deuten auf Fehler im Modell! Bei den Ergebnissen der Dynamiksimulation, zu denen auch die Wärme-Werte gehören, kann man eine Abweichung in der 3. Ziffernstelle akzeptieren. Ursache ist das numerische Rauschen beim Lösen der Differentialgleichungen im Zeitbereich:
- Achtung: Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Optimierung" erzeugen von dem verifizierten Simulationsmodell eine Kopie Etappe_xx_verifiziert.isx mit xx=Teilnehmernummer 01..99 zum Nachweis der exakten Funktion des Modells.
