Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Magnetkreis
Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
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:
- Geometrie:
- Vom Geometrie-Element sollen möglichst alle von der Geometrie abhängigen Parameter für die idealisierten Netzwerk-Elemente des Modells bereitgestellt werden.
- Damit können Abmessungen des Magnetantriebes an dieser zentralen Stelle geändert werden und die Auswirkungen werden automatisch im gesamten Modell berücksichtigt.
- Wir ergänzen deshalb noch folgende Größen im Geometrie-Elementtyp:
- L_Eisen=5*L_Anker (näherungsweise Länge des Eisenweges)
- Restspalt=50 µm (Restluftspalt im angezogenen Zustand)
- x_Matriz=-0.55 mm
- Wir setzen Geometrie.L_Faktor=1.xx (xx=Teilnehmer-Nr.)
- Mit den Geometrie-Werten belegt man folgende Parameter:
- Nadel.m=0.001+Geometrie.m_Anker (bereits in Etappe1 erfolgt!)
- Kern.x=Geometrie.x_Matriz-Geometrie.Restspalt (zur Realisierung eines Restluftspalts)
- Luftspalt.d=Geometrie.d_Anker
- Eisen.l=Geometrie.L_Eisen
- Eisen.A=Geometrie.A_Anker
- Anschlag.l1=-Geometrie.x_Matriz