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, wie unser Beispiel zeigt:
- ...
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 beträgtT=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.