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Hallo,

ich brauche dringend Hilfe. Ich bin grad dabei Spule mit Abgriff wie bei einem Spartransformator zu simulieren.

Hier ist die Schaltung: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Auto_transformer.png

Ich weiß nicht wie ich eine Spule aufteilen soll, da in diesem Fall meine Gesamtspule und meine Teilspule die gleiche Realkonstante besitzen. U1 ist die Erregerspannung und U2 ist bei mir die induzierte Spannung in der Spule die ich  messen muss.

Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen!

MfG

Oliver

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>>...Spule mit Abgriff wie bei einem Spartransformator zu simulieren
Was genau willst Du denn simulieren?
Willst Du mit ANSYS eine Feldsimulation durchführen?

>>wie ich eine Spule aufteilen soll
Magnetisch gekoppelte Komponenten kannst Du nicht in einzelne voneinander unabhängige Bauteile auftrennen. Maxwell lässt grüssen!
-> Theorie der elektromagnetischen Felder
Und wenn es nicht um eine Prinzipstudie geht, sondern einen realen Anwendungsfall, dann sind reale Eigenschaften des magnetischen Materials und der Konstruktion (Art und Form des Kernmaterials, Wicklungsaufbau) von entscheidender Bedeutung für magnetische Kopplung bzw. Streuung.
Bewegst Du Dich mit der Aussteuerung (Feldstärke) weitgehend im linearen Bereich des Materials, oder musst Du Hysterese berücksichtigen?

Ich würde Dir ja gerne weiter helfen, aber ich habe kein Simulationsmodell bzw. Ersatzschaltbild eines Trafos zur Hand.
( Lange her, dass ich mich mit so etwas befasst habe.)

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R.Schulze

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koennte man wohl rein elektrisch ueber Schaltkreis simulieren
(in ANSYS EMAG mit CIRCUx Elementen oder in einer SPICE Variante):

Beispiel Ersatzschaltbild:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Spartrafoeinfach.JPG&filetimest    amp=20050428102405

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Gruesse,
Frank Exius
IFE Deutschland  www.ife-ansys.de 
Mo-Fr 9:00-18:00 Uhr durchgaengig

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Eine Wicklung mit Anzapfung sind zwei Wicklungen, deren Anschlüsse auf einer Seite verbunden sind.
Und so kann man sie auch modellieren. Je nach Wicklungsausführung liegen beide Wicklungen geometrisch übereinander oder nebeneinander (oder auch geschachtelt).

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Danke für eure Antworten!

Meine Aufgabe lautet wie folgt:

Um den zylindrischen Metallkern wird eine Spule gewickelt und irgendwo in der Mitte soll eine Anzapfung sein. Es soll über die gesamte Spule eine Wechselspannung angelegt werden und an der Anzapfung eine induzierte Spannung abgelesen werde. Die Anzapfung soll so gewählt werden dass die induzierte Spannung maximal wird. Es handelt sich um die reale Aufgabe.

Das was Wosch vorschlägt ist das was von mir verlangt wird. Wie berücksichtige ich in der Simulation dass zwischen den beiden Spulen im realen Fall kein Abstand gibt? Oder ist das egal? (kann ich mir nicht vorstellen!) Oder soll ich den Abstand einfach minimal machen und zwei Spulen einfach nebeneinander legen?

Danke im Voraus!

Oliver 

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>>Die Anzapfung soll so gewählt werden dass die induzierte Spannung maximal wird.

Wenn Du nur einen Spartrafo betrachtest, klingt das unlogisch.
(Quellwiderstand = 0, Lastwiderstand unendlich)
Bei einem idealen Trafo ist die Ausgangsspannung eine quadratische Funktion des Windungsverhältnisses: U2= (n/n_gesamt)^2 x U1.
Beim realen Trafo "verbiegen" die Verluste durch Drahtwiderstand, Streuung und Magnetisierungsverluste diese Funktion.
Die maximale Spannung ist aber immer die Speisespannung.
Sind Dir konkrete Werte für Quellwiderstand und Lastwiderstand gegeben worden?

>>Wie berücksichtige ich in der Simulation dass zwischen den beiden Spulen im realen Fall kein Abstand gibt? Oder ist das egal?

Das elektrische Ersatzschaltbild berücksichtigt den konstruktiven Aufbau durch die Streuinduktivitäten und den Kopplungsfaktor. Wenn Dir diese nicht in Form eines Datenblatts gegeben sind, kann ich nur vermuten, Du sollst nicht anhand des Ersatzschaltbilds eine elektrische Simulation durchführen, sondern tatsächlich den Feldverlauf im Magnetmaterial modellieren. Die Spule wird in der gesamten Länge vom Speisestrom durchflossen, und durch die Windungen der Abzapfung musst Du den Laststrom vorzeichengerecht berücksichtigen. So hast Du in den jeweiligen Abschnitten des Magnetkerns unterschiedliche Erregungen und Feldstärken.

>>Oder soll ich den Abstand einfach minimal machen und zwei Spulen einfach nebeneinander legen?

Warum schreibst Du immer von ZWEI Spulen?
Deiner Beschreibung nach wird der magnetische Zylinder gleichmässig mit EINER Spule umwickelt!
Schau doch mal in der Wikipedia oder anderen geeigneten Nachschlagewerken nach Induktionsgesetz und Maxwellschen Gleichungen.

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R.Schulze

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Warum soll Abstand Null nicht gehen? Das geht!

Zitat:

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Die Anzapfung soll so gewählt werden dass die induzierte Spannung maximal wird.

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Da scheint aus der Sicht der Aufgabenstellung eine Restriktion zu fehlen, denn die maximale Spannung im Leerlauf ist bei Abgriff am Wicklungsende zu erwarten.

[Diese Nachricht wurde von wosch am 14. Okt. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Bei einem idealen Trafo ist die Ausgangsspannung eine quadratische Funktion des Windungsverhältnisses: U2= (n/n_gesamt)^2 x U1.

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Da scheint sich wohl eine Verwechselung eingeschlichen zu haben!

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>>Da scheint sich wohl eine Verwechselung eingeschlichen zu haben!

Upps - da hab ich in der Eile wohl Übersetzungsverhältnis und Induktivität in einen Topf geworfen. Weiteres nicht mehr während der Arbeitszeit!

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R.Schulze

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Zitat:

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Original erstellt von schulze:
>>Die Anzapfung soll so gewählt werden dass die induzierte Spannung maximal wird.

Warum schreibst Du immer von ZWEI Spulen?
Deiner Beschreibung nach wird der magnetische Zylinder gleichmässig mit EINER Spule umwickelt!
Schau doch mal in der Wikipedia oder anderen geeigneten Nachschlagewerken nach Induktionsgesetz und Maxwellschen Gleichungen.

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Wie willst du EINE Spule MIT ANZAPFUNG mit ANSYS realisieren??? Sorry, aber mir ist immer noch nicht klar wie das gehen soll (ausser mit 2 Spulen)

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Zitat:

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Original erstellt von wosch:
Warum soll Abstand Null nicht gehen? Das geht!

[QUOTE]Die Anzapfung soll so gewählt werden dass die induzierte Spannung maximal wird.

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Da scheint aus der Sicht der Aufgabenstellung eine Restriktion zu fehlen, denn die maximale Spannung im Leerlauf ist bei Abgriff am Wicklungsende zu erwarten.

[Diese Nachricht wurde von wosch am 14. Okt. 2008 editiert.][/QUOTE]

Genau das versuche ich rauszufinden!
1)Wie soll das aus der Sicht der Ansys-Software mit EINER Spule gehen

und

2) wie soll man das schalten damit die induzierte Spannung maximal wird?

Danke!

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>>Wie willst du EINE Spule MIT ANZAPFUNG mit ANSYS realisieren???

Ich betrachte das Problem eher aus der Perspektive der Schaltungstechnik, wo es sich nicht um zwei elektrisch getrennte Spulen handelt. Du dagegen betrachtest das Simulationsmodell.

>>Da scheint aus der Sicht der Aufgabenstellung eine Restriktion zu fehlen, denn die maximale Spannung im Leerlauf ist bei Abgriff am Wicklungsende zu erwarten.

Eben das ist mir auch aufgefallen.
Könnte es sein, dass Du nicht einfach einen Spartrafo betrachten sollst mit Quellwiderstand = 0 und Lastwiderstand = unendlich?
Die Fragestellung ergibt eher einen Sinn, wenn Du eine Einspeisung mit signifikantem Quellwiderstand und einem relativ niederohmigen Lastwiderstand annimmst. Die Frage wäre dann vermutlich nicht die nach der maximalen AusgangsSPANNUNG, sondern die nach dem Anzapfungspunkt für maximale Leistungsentnahme.

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R.Schulze

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Also meine Aufgabe lautet leider wie ich schon oben beschrieben habe:

Um den zylindrischen Metallkern wird eine Spule gewickelt und irgendwo in der Mitte soll eine Anzapfung sein. In die gesamte Spule wird ein Wechselstrom von 5A mit 50 Hz eingespeist. Es muss die maximale induzierte Spannung zwischen Anzapfung (Anzapfungspunkt kann verschoben werden) und Spulenende bestimmt werden. Ich darf beliebige Lastwiderstände verwenden.

Wenn jemand noch irgendwelche Ideen zur Modellierung und zur analytischen Berechnung hat...

Danke

Oliver

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Zitat:

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Ich darf beliebige Lastwiderstände verwenden.

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Müsste es nicht heißen:
Ich muss das für verschiedene Lastwiderstände untersuchen.

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Zitat:

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Original erstellt von wosch:
Müsste es nicht heißen:
Ich muss das für verschiedene Lastwiderstände untersuchen.

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Nein

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Das kann doch nicht sein. Dann nimmt man Lastwiderstand gegen unendlich und dann ergibt sich sich das Spannungsmaximum, wenn der Abgriff am Anschlag liegt.
So kann doch die Aufgabe nicht gemeint sein.

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Zitat:

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Original erstellt von wosch:
Das kann doch nicht sein. Dann nimmt man Lastwiderstand gegen unendlich und dann ergibt sich sich das Spannungsmaximum, wenn der Abgriff am Anschlag liegt.
So kann doch die Aufgabe nicht gemeint sein.

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1) Bedeutet das daß ich die Spannung an der Anzapfung mit ANSYS gar nicht messen kann da der Widerstand von einem Messgerät gegen unendlich geht?

2) Ist die Spannung die ich messe eigentlich die Induzierte Spannung???

Danke

Oli

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>>Bedeutet das daß ich die Spannung an der Anzapfung mit ANSYS gar nicht messen kann da der Widerstand von einem Messgerät gegen unendlich geht?

Nein - so ist das nicht zu verstehen.
Wosch möchte nur darauf hinweisen, dass die Aufgabenstellung noch immer nicht ganz plausibel erscheint.
Wenn Du einen idealen Trafo und einen konstanten Speisestrom annimmst, kommst Du auf U2 = I1 * RL * ü. U2 wird dann maximal, wenn ü=1 ist. Bei einem verlustbehafteten (realen) Trafo sieht das dann etwas komplizierter aus....
In der realen Anwendung wirst Du wohl kaum den Leerlauffall haben, es sei denn, das Ganze sei eine Messvorrichtung. Das "Messgerät" mit dem hohen Eingangswiderstand liegt dann parallel zum (endlichen) Lastwiderstand. In der Simulation lässt Du Dir also die Spannung anzeigen, die am Lastwiderstand bzw. beim Spartrafo zwischen Fusspunkt und Anzapfung entsteht.

>>Ist die Spannung die ich messe eigentlich die Induzierte Spannung

Im Leerlauf ja, unter Last reduzieren die Verluste im Trafo den Wert.

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R.Schulze

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DANKE!!!!! Langsam verstehe ich das 

 

Zitat:

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Original erstellt von schulze:

In der realen Anwendung wirst Du wohl kaum den Leerlauffall haben, es sei denn, das Ganze sei eine Messvorrichtung.
[/i]

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Und wenn ich z.B. eine Messvorrichtung habe bzw. simulieren möchte....mit Leerlauffall...wie kannn ich NUR die induzierte Spannung mit Ansys (und ohne Ansys) messen ohne den endlichen Lasrwiderstand parallel zum Messgerät zu schalten?

Danke nochmal an alle, die mir hier helfen!!!!

[Diese Nachricht wurde von Oliver1234 am 17. Okt. 2008 editiert.]

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>>wie kannn ich NUR die induzierte Spannung mit Ansys (und ohne Ansys) messen ohne den endlichen Lasrwiderstand parallel zum Messgerät zu schalten?

Ich habe noch nie versucht, eine elektrische Schaltung in ANSYS zu simulieren - wir verwenden ANSYS nur für mechanische Festigkeitsanalysen.
Aber ähnlich wie bei Simulatoren für elektronische Schaltungen wird es wohl vom Aufbau des Modells abhängen. Der Leerlauffall sollte kein grundsätzliches Problem darstellen. Sollte Dein Modell jedoch einen geschlossenen Stromkreis benötigen, so nähere "unendlich" eben durch einen hohen Lastwiderstand an. Bei einer Einspeisung von 3A sollte ein Lastwiderstand von 10^6 Ohm das Ergebnis nicht relevant verfälschen.

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R.Schulze

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vorab1.txt

Im Anhang findet sich eine Vorabübung für einen Spartrafo. (nur eine Wicklung auf einem Kern) Wenn dieses Programm verstanden wurde, kann man sich an den Spartrafo wagen.
Viel Erfolg!

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