Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Magnetkreis: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 15. Oktober 2008, 12:24 Uhr
Magnetkreis mit Spule
Die Magnetik-Bibliothek enthält alle Element-Typen, um damit das Dynamik-Modell unseres Elektro-Magneten aufzubauen. Für jeden Element-Typ steht über die Taste <F1> eine ausführliche Beschreibung der implementierten physikalischen Zusammenhänge zur Verfügung:
1. Arbeitsluftspalt:
- Luftspalt zwischen beweglichem Anker und festem Kern.
- In diesem Luftspalt entsteht die Kraft an den Trennflächen im magnetischen Feld.
- Er repräsentiert den magneto-mechanischen Wandler.
- Wir löschen im Modell das bisherige Kraftelement mit dem zugehörigen Impulsgenerator.
- An diese Stelle fügen wir den "Kreisförmigen Luftspalt" in den Mechanikteil unseres Modells ein (die mechanische Seite):
- Als Durchmesser der Luftspaltfläche verwenden wir d=Geometrie.d_Anker.
- Den Anfangswert des magnetisches Flusses lassen wir auf Phi0=0 Wb.
- Man sollte Modelländerungen möglichst sofort verifizieren, um eine Anhäufung von Fehlern im Modell zu vermeiden.
- In unserem Fall starten wir einen Simulationslauf und überprüfen das richtige Verhalten:
- Da kein Magnetfeld vorhanden ist, darf sich der Anker mit der Nadel nicht bewegen.
- Wichtig: Man sollte überprüfen, ob Luftspalt.dx den richtigen Wert besitzt! Ist dies nicht der Fall, müssen wir die Position der feststehenden Kern-Fläche korrigieren
2. Magnetkreis:
- Die Elemente der Magnetik-Domäne bilden das magnetische Feld des Elektro-Magneten als magnetisches Netzwerk ab.
- Arbeitsluftspalt:
- Als magneto-mechanischer Wandler ist die eine Seite des Wandlers Bestandteil der Magnetik-Domäne.
- Der magnetische Widerstand RmAir(dx) des Luftspalts ist eine Funktion der Luftspalt-Größe dx.
- Magnetisches Null-Potential:
- Jede physikalische Domäne in einem Netzwerk-Modell benötigt ein "Masse"-Element, welches den Knoten mit dem Potentialwert Null festlegt.
- Die feststehende Kernfläche des Luftspalts soll die magnetische Spannung Vm=0 A erhalten.
- Spule:
- Der magnetische Kreis benötigt eine Quelle (MMK=Magneto-Motorische Kraft).
- Wir benutzen einen elektro-magnetischen Wandler in Form einer Spule.
- Den Vorgabewert von 500 Windungen bei 1 Ohm Drahtwiderstand können wir vorläufig beibehalten.
- Eine Zielstellung der Optimierungsexperimente ist die Ermittlung von optimaler Windungszahl und Drahtwiderstand.
- Eisen:
- Das von der Spule erzeugte magnetische Wirbelfeld besitzt wegen der geschlossenen Form des Topfmagneten kaum ein Streufeld durch den umgebenden Luftraum.
- In erster Näherung kann man bei gleichmäßiger Gestaltung des Flussquerschnittes den gesamten Topf aus Weicheisen zu einem magnetischem Ersatz-Eisenwiderstand zusammenfassen.
- Länge und Querschnitt des Eisen-Elements werden im Folgenden noch über eine Erweiterung des Geometrie-Elements bereitgestellt.
- Mit dem Eisen-Element werden standardmäßig die Materialkennwerte für Trafoblech 530-50 A mitgeliefert.
- Dieses wollen wir in Ermangelung eigener Kennwerte für unseren Magnetkreis verwenden.
- Der Zugriff auf diese Werte kann über verschiedene Methoden erfolgen. Der Anschaulichkeit halber wählen wir den Zugang über die Kennlinie muRel(B). Auf diese kann man dann in der Parameter-Registerkarte mittels "Bearbeiten" zugreifen: