Solenoid

Электрические характеристики и развиваемая сила соленоида

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Мехатронный Приводы

Описание

Блок Solenoid представляет электрические характеристики и развиваемую силу для соленоида на следующем рисунке:

Пружина возврата опциональна. Чтобы удалить эффекты этой пружины из модели, установите параметр Spring constant равным 0.

Чтобы показать направление, в котором действует соленоид, значок блока изменяется динамически на основе значения параметра Motion direction under excitation.

Когда параметр Motion direction under excitation установлен на... Значок блока

Когда параметр Motion direction under excitation установлен на...	Значок блока
`Port R moves away from port C`
`Port R moves towards port C`

Port R moves away from port C

Port R moves towards port C

Уравнение движения плунжера как функции от положения, x, является:

$F_{l} + m \ddot{x} + λ \dot{x} + k x = F_{e}$

где _Fe - электромагнитная сила, _F1 - сила нагрузки, Электромагнитная сила связана с соленоидным током и индуктивностью:

$F_{e} = \frac{1}{2} i^{2} \frac{\partial L (x)}{\partial x}$

Индуктивность, которая получена в [1], может быть записана как:

$\frac{\partial L (x)}{\partial x} = \frac{- β}{{(α + β x)}^{2}}$

где α и β - константы. Включение предыдущего уравнения в уравнение для электромагнитной силы дает зависимости сила-ход соленоида для тока _i0:

$F = \frac{1}{2} i_{0}^{2} \frac{- β}{{(α + β x)}^{2}}$

Блок Solenoid решает для α и β, взяв две заданные силы и штрихи и подставив их в предыдущее уравнение. Он решает получившиеся уравнения для α и β.

Положительный ток от электрического + к портам - создает отрицательную силу (то есть тяговую силу) от механического C к портам R.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы открыть тепловой порт, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем из контекстного меню выберите Simscape > Block choices > Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт, H на значке блока, и отображает параметры Temperature Dependence и Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты потерь сопротивления меди, которые преобразуют электрическую степень в тепло. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и о параметрах Temperature Dependence и Thermal Port, смотрите Симуляция Термальных эффектов в Вращательных и Поступательных Приводах.

Переменные

Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Используйте переменную Position, X, чтобы задать цель начального положения плунжера в начале симуляции.

Примечание

Переменная Position, X является начальным воздушным зазором или штрихом соленоида, и поэтому должна быть больше или равной 0.

Порты

Сохранение

расширить все

`+` - Положительный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом соленоида.

`-` - Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с отрицательным контактом соленоида.

`C` - Случай
механический

Порт механической передачи, связанная с делом.

`R` - Плунжер
механический

Порт механической передачи, сопоставленный с плунжером.

Параметры

расширить все

Магнитная сила

`Motion direction under excitation` - Направление движения при возбуждении
`Port R moves towards port C` (по умолчанию) | `Port R moves away from port C`

Выберите одну из следующих опций для типа направления движения под возбуждением:

Port R moves away from port C
Port R moves towards port C

`Pull-in forces [F1 F2]` - Вектор тяговых сил
`[7.5, .75]` `N` (по умолчанию)

Вектор значений силы в двух точках на кривой сила-ход. Вторая точка измерения должна быть на штрихе, который больше, чем у первой точки измерения. Когда производитель не обеспечивает кривую сила-ход, установите F1 на удерживающее усилие (когда X1 = 0) и F2 на тяговое усилие при вращении соленоида на Rated voltage Vdc и Rated current Idc значениях.

`Stroke (air gap) [X1 X2]` - Вектор штрихов
`[1, 5]` `mm` (по умолчанию)

Вектор штриха (расстояние плунжера от положения полностью закрытого отверстия) имеет значения в двух точках на кривой сила-ход. Вторая точка измерения должна быть на штрихе, который больше, чем у первой точки измерения. Чтобы гарантировать конечное значение силы, точки должны соответствовать условию

$\frac{X 2}{X 1} > \sqrt{\frac{F 1}{F 2}}$

`Rated voltage Vdc` - Номинальное напряжение
`50` `V` (по умолчанию)

Напряжение, при котором соленоид должен работать. Это значение напряжения используется для измерения Forces [F1 F2] и Stroke [X1 X2] значений.

`Rated current Idc` - Номинальный ток
`0.05` `A` (по умолчанию)

Ток, который течет, когда соленоид питается Rated voltage Vdc напряжением.

Механический

`Spring constant` - Коэффициент упругости
`200` `N/m` (по умолчанию)

Константа, представляющая жесткость пружины, которая действует, чтобы втянуть плунжер, когда соленоид отключен. Сила равна нулю, когда плунжер перемещается к Stroke for zero spring force значению параметров. Установите коэффициент упругости равного нуля, если пружина отсутствует.

`Stroke for zero spring force` - Штрих от нулевой упругой силы
`5` `mm` (по умолчанию)

Штрих, при котором пружина не создает силы.

`Damping` - Демпфирование
`1` `N/(m/s)` (по умолчанию)

Термин в уравнении движения плунжера как функция от положения, которое линейно демпфирует движение плунжера. Значение может быть нулем.

`Plunger mass` - Масса плунжера
`0.05` `kg` (по умолчанию)

Вес соленоидного плунжера. Значение может быть нулем.

`Maximum stroke` - Максимальный штрих
`Inf` `mm` (по умолчанию)

Максимальное количество, на которое плунжер может быть перемещен. Можно использовать этот параметр для моделирования жесткого торца, который ограничивает штрих. Значение по умолчанию Inf мм, что означает отсутствие предела штриха.

`Contact stiffness` - Упругость контакта
`1e6` `N/m` (по умолчанию)

Жесткость контакта плунжера, которая моделирует жёсткий упор при минимальном (x = 0) и максимальном (x = Maximum stroke) положениях плунжера.

`Contact damping` - Контактное демпфирование
`500` `N/(m/s)` (по умолчанию)

Демпфирование контакта плунжера, которое моделирует жёсткий упор при минимальном (x = 0) и максимальном (x = Maximum stroke) положениях плунжера.

Примеры моделей

Автомобильная электрическая система

Упрощенная динамическая модель автомобильной электрической системы. Модель содержит электрические, механические и тепловые системы и способна моделировать эффект запуска двигателя на электрической сети.

Ссылки

[1] С. Е. Лышевски. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника. CRC, 1999.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Введенный в R2008a

Документация

Solenoid

Описание

Тепловой порт

Переменные

Порты

Сохранение

`+` - Положительный терминал
электрический

`-` - Отрицательный терминал
электрический

`C` - Случай
механический

`R` - Плунжер
механический

Параметры

Магнитная сила

`Motion direction under excitation` - Направление движения при возбуждении
`Port R moves towards port C` (по умолчанию) | `Port R moves away from port C`

`Pull-in forces [F1 F2]` - Вектор тяговых сил
`[7.5, .75]` `N` (по умолчанию)

`Stroke (air gap) [X1 X2]` - Вектор штрихов
`[1, 5]` `mm` (по умолчанию)

`Rated voltage Vdc` - Номинальное напряжение
`50` `V` (по умолчанию)

`Rated current Idc` - Номинальный ток
`0.05` `A` (по умолчанию)

Механический

`Spring constant` - Коэффициент упругости
`200` `N/m` (по умолчанию)

`Stroke for zero spring force` - Штрих от нулевой упругой силы
`5` `mm` (по умолчанию)

`Damping` - Демпфирование
`1` `N/(m/s)` (по умолчанию)

`Plunger mass` - Масса плунжера
`0.05` `kg` (по умолчанию)

`Maximum stroke` - Максимальный штрих
`Inf` `mm` (по умолчанию)

`Contact stiffness` - Упругость контакта
`1e6` `N/m` (по умолчанию)

`Contact damping` - Контактное демпфирование
`500` `N/(m/s)` (по умолчанию)

Примеры моделей

Автомобильная электрическая система

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Simscape Electrical документация

Поддержка

Документация

Solenoid

Описание

Тепловой порт

Переменные

Порты

Сохранение

+ - Положительный терминал электрический

- - Отрицательный терминал электрический

C - Случай механический

R - Плунжер механический

Параметры

Магнитная сила

Motion direction under excitation - Направление движения при возбуждении Port R moves towards port C (по умолчанию) | Port R moves away from port C

Pull-in forces [F1 F2] - Вектор тяговых сил [7.5, .75] N (по умолчанию)

Stroke (air gap) [X1 X2] - Вектор штрихов [1, 5] mm (по умолчанию)

Rated voltage Vdc - Номинальное напряжение 50 V (по умолчанию)

Rated current Idc - Номинальный ток 0.05 A (по умолчанию)

Механический

Spring constant - Коэффициент упругости 200 N/m (по умолчанию)

Stroke for zero spring force - Штрих от нулевой упругой силы 5 mm (по умолчанию)

Damping - Демпфирование 1 N/(m/s) (по умолчанию)

Plunger mass - Масса плунжера 0.05 kg (по умолчанию)

Maximum stroke - Максимальный штрих Inf mm (по умолчанию)

Contact stiffness - Упругость контакта 1e6 N/m (по умолчанию)

Contact damping - Контактное демпфирование 500 N/(m/s) (по умолчанию)

Примеры моделей

Автомобильная электрическая система

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Simscape Electrical документация

Поддержка

`+` - Положительный терминал
электрический

`-` - Отрицательный терминал
электрический

`C` - Случай
механический

`R` - Плунжер
механический

`Motion direction under excitation` - Направление движения при возбуждении
`Port R moves towards port C` (по умолчанию) | `Port R moves away from port C`

`Pull-in forces [F1 F2]` - Вектор тяговых сил
`[7.5, .75]` `N` (по умолчанию)

`Stroke (air gap) [X1 X2]` - Вектор штрихов
`[1, 5]` `mm` (по умолчанию)

`Rated voltage Vdc` - Номинальное напряжение
`50` `V` (по умолчанию)

`Rated current Idc` - Номинальный ток
`0.05` `A` (по умолчанию)

`Spring constant` - Коэффициент упругости
`200` `N/m` (по умолчанию)

`Stroke for zero spring force` - Штрих от нулевой упругой силы
`5` `mm` (по умолчанию)

`Damping` - Демпфирование
`1` `N/(m/s)` (по умолчанию)

`Plunger mass` - Масса плунжера
`0.05` `kg` (по умолчанию)

`Maximum stroke` - Максимальный штрих
`Inf` `mm` (по умолчанию)

`Contact stiffness` - Упругость контакта
`1e6` `N/m` (по умолчанию)

`Contact damping` - Контактное демпфирование
`500` `N/(m/s)` (по умолчанию)

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®