Software: SimX - Nadelantrieb - Struktur-Optimierung - Nennwert-Optimierung: Unterschied zwischen den Versionen

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Bei der Nennwert-Optimierung brauchen wir im Experiment-Workflow des OptiY-Versuchsstands '''Etappe5_xx_Nennwert.opy''' nur noch vier Entwurfsparameter berücksichtigen:
Bei der Nennwert-Optimierung brauchen wir im Experiment-Workflow des OptiY-Versuchsstands '''Etappe5_xx_Nennwert.opy''' nur noch vier Entwurfsparameter berücksichtigen:
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* Am schnellsten gelangt man zu diesem Versuchsstand, wenn man eine Kopie von der Datei '''Etappe3_xx.opy''' erzeugt und den Modellnamen mit einem Hex-Editor ändert. Die Fehlermeldungen wegen der fehlenden Größen des Abschalt-Schutzwiderstands kann man ignorieren und den Workflow von den überflüssigen Größen bereinigen.
Am schnellsten gelangt man zu diesem Versuchsstand, wenn man eine Datei-Kopie von der Datei '''Etappe3_xx.opy''' erzeugt und im OptiY öffnet:
* Die Nennwert-Optimierung erfolgt einschließlich der Berücksichtigung der Draht-Normreihe wie in Etappe3 beschrieben:
# Schutzwiderstand (für den Abschaltvorgang) im Workflow löschen.
# Anstatt Etappe3_xx.isx im Workflow die Datei '''Etappe5_xx.isx''' öffnen.
# Eingang '''k_Feder''' mit '''Toleranz.kF_Mitte''' verbinden.
# Datei '''Etappe5_xx_Nennwert.opy''' speichern.
# OptiY und SimulationX beenden.
Die Nennwert-Optimierung erfolgt einschließlich der Berücksichtigung der Draht-Normreihe wie in ''Etappe3'' beschrieben:
* Die Restriktionsgrößen '''iMax''' und '''vMax''' werden zu Kontrollzwecken angezeigt. Die geringfügige Überschreitung von '''iMax''' resultiert aus der nicht ganz idealen Wirkung des Begrenzungselements und hat praktisch keine Bedeutung. Damit daraus kein Anteil in der Straffunktion resultiert, sollte man den zulässigen Grenzwert für die Restriktionsgröße im Experiment etwas erhöhen (z.B. auf '''1.51&nbsp;A''').
* Hat man aus Gründen der numerischen Stabilität die Schutzdiode entfernt, so fließt nicht der komplette Strom durch die Spule, sondern ein Teil fließt durch den parallel liegenden Widerstand. Der Wert von '''vMax''' ist dann infolge dieser Modellvereinfachung immer kleiner als der zulässige Grenzwert.
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'''''Hinweise:'''''
* Da der vorgegebene Wert des Schutzwiderstandes viel kleiner ist, als bei der Nennwert-Optimierung in der ''Etappe3'', ermöglicht dies eine qualitativ andere Lösung. Der Magnetkreis kann nun so dimensioniert werden, dass das Abschalten immer beim zulässigen Maximalstrom erfolgt.  
* Die Restriktionsgrößen '''iMax''' und '''vMax''' werden zu Kontrollzwecken angezeigt. Die geringfügige Überschreitung von '''iMax''' resultiert aus der nicht ganz idealen Wirkung des Begrenzungselements und hat praktisch keine Bedeutung. Damit daraus kein Anteil in der Straffunktion resultiert, sollte man die zulässigen Grenzwert für die Restriktionsgröße im Experiment etwas erhöhen (z.B. auf 1.51&nbsp;A).
* Da eine aktive Strombegrenzung existiert, kann ein möglichst schneller Stromanstieg angestrebt werden. So gelangt z.B. das Eisen mit einem kleineren Eisenquerschnitt schneller in die magnetische Sättigung, was zum günstigen schnelleren Stromanstieg führt.
* Der Wert von '''vMax''' ist kleiner als der zulässige Grenzwert. Die Ursache liegt in unserer numerisch bedingten Modellvereinfachung. Infolge der fehlenden Schutzdiode fließt nicht der komplette Strom durch die Spule, sondern ein Teil fließt durch den parallel liegenden Widerstand. Ergänzt man in der realen Schaltung die Schutzdiode, resultiert daraus wahrscheinlich ein besseres Antriebsverhalten. Der geöffnete Schalter besitzt im Modell noch einen Widerstand von 10&nbsp;kOhm und beeinflusst damit auch die berechnete Spulenspannung beim Abschalten.
* Der geringere Ankerdurchmesser ermöglicht im Wickelraum einen größeren Drahtdurchmesser mit geringeren ohmschen Verlusten, was günstig für die Erwärmung ist.
* Da der vorgegebene Wert des Schutzwiderstand viel kleiner ist, als bei Nennwert-Optimierung der Etappe3, resultiert daraus eine qualitativ andere Lösung. Der Magnetkreis wird nun so dimensioniert, dass das Abschalten immer beim zulässigen Maximalstrom erfolgt. Das kann nur erreicht werden, wenn das Eisenmaterial schnell die magnetische Sättigung erreicht. Nur dann wird der Stromabfall infolge der einsetzenden Bewegungsinduktion überkompensiert. Beim Abschalten entsteht dann an der Spule immer die maximal zulässige Spannung. Diese Verhaltensqualität kann man deutlich in den Signalverläufen des Nennwert-Optimums erkennen:
* Die neue Verhaltensqualität kann man deutlich in den Signalverläufen des Nennwert-Optimums erkennen → dieses Optimum tendiert dazu, dass der Strom schnellstmöglich seinen zulässigen Maximalwert erreicht und ihn bis zum Abschalten beibehält:<div align="center"> [[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Struktur-Optimierung_-_signale_nennwert-optimum.gif| ]] </div>
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* '''''Wichtig:'''''<br>Übernahme des Nennwert-Optimums in das SimulationX-Modell durch Speichern des Modells nach dem durchgeführten Simulationslauf nicht vergessen!
 
 
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Aktuelle Version vom 27. November 2019, 10:17 Uhr

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Nennwert-Optimierung

Bei der Nennwert-Optimierung brauchen wir im Experiment-Workflow des OptiY-Versuchsstands Etappe5_xx_Nennwert.opy nur noch vier Entwurfsparameter berücksichtigen:

Software SimX - Nadelantrieb - Struktur-Optimierung - workflow nennwert-optimum.gif

Am schnellsten gelangt man zu diesem Versuchsstand, wenn man eine Datei-Kopie von der Datei Etappe3_xx.opy erzeugt und im OptiY öffnet:

  1. Schutzwiderstand (für den Abschaltvorgang) im Workflow löschen.
  2. Anstatt Etappe3_xx.isx im Workflow die Datei Etappe5_xx.isx öffnen.
  3. Eingang k_Feder mit Toleranz.kF_Mitte verbinden.
  4. Datei Etappe5_xx_Nennwert.opy speichern.
  5. OptiY und SimulationX beenden.

Die Nennwert-Optimierung erfolgt einschließlich der Berücksichtigung der Draht-Normreihe wie in Etappe3 beschrieben:

  • Die Restriktionsgrößen iMax und vMax werden zu Kontrollzwecken angezeigt. Die geringfügige Überschreitung von iMax resultiert aus der nicht ganz idealen Wirkung des Begrenzungselements und hat praktisch keine Bedeutung. Damit daraus kein Anteil in der Straffunktion resultiert, sollte man den zulässigen Grenzwert für die Restriktionsgröße im Experiment etwas erhöhen (z.B. auf 1.51 A).
  • Hat man aus Gründen der numerischen Stabilität die Schutzdiode entfernt, so fließt nicht der komplette Strom durch die Spule, sondern ein Teil fließt durch den parallel liegenden Widerstand. Der Wert von vMax ist dann infolge dieser Modellvereinfachung immer kleiner als der zulässige Grenzwert.
Software SimX - Nadelantrieb - Struktur-Optimierung - nennwert-optimum.gif
  • Da der vorgegebene Wert des Schutzwiderstandes viel kleiner ist, als bei der Nennwert-Optimierung in der Etappe3, ermöglicht dies eine qualitativ andere Lösung. Der Magnetkreis kann nun so dimensioniert werden, dass das Abschalten immer beim zulässigen Maximalstrom erfolgt.
  • Da eine aktive Strombegrenzung existiert, kann ein möglichst schneller Stromanstieg angestrebt werden. So gelangt z.B. das Eisen mit einem kleineren Eisenquerschnitt schneller in die magnetische Sättigung, was zum günstigen schnelleren Stromanstieg führt.
  • Der geringere Ankerdurchmesser ermöglicht im Wickelraum einen größeren Drahtdurchmesser mit geringeren ohmschen Verlusten, was günstig für die Erwärmung ist.
  • Die neue Verhaltensqualität kann man deutlich in den Signalverläufen des Nennwert-Optimums erkennen → dieses Optimum tendiert dazu, dass der Strom schnellstmöglich seinen zulässigen Maximalwert erreicht und ihn bis zum Abschalten beibehält:
    Software SimX - Nadelantrieb - Struktur-Optimierung - signale nennwert-optimum.gif
  • Wichtig:
    Übernahme des Nennwert-Optimums in das SimulationX-Modell durch Speichern des Modells nach dem durchgeführten Simulationslauf nicht vergessen!
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