EBSILON®Professional Online Dokumentation
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Leitungsanschlüsse |
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Eingang Welle |
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Ausgang Welle |
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Eingang elektrische Leistung |
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Ausgang elektrische Leistung |
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Allgemeines Vorgabewerte Verwendete Physik Ergebnisse Bauteilform Beispiel
Das Bauteil 171 ermöglicht es, einen Schwungradspeicher zu modellieren. Die Energie wird dabei in mechanischer Form als Rotationsenergie eines Rotors gespeichert. Das Bauteil hat Wellen- sowie Elektroanschlüsse für das Be- bzw. Entladen. Der Energieinhalt des Speichers ist proportional zur Drehzahl des Rotors. Eine Beschleunigung bewirkt somit das Beladen und eine Abnahme der Drehzahl das Entladen des Speichers. Mit Hilfe des Bauteils kann auch generell eine Beschleunigung einer rotierenden Masse, z.B. eines Turbinenläufers, bilanziert werden.
Der Schlüsselparameter für die Berechnung des Speichers its der Trägheitsmoment MOI vom Rotor. Im Fall von Selbst-Entladen, wenn der Speicher weder von einer Quelle beladen noch an eine Senke entladen wird, steuert der Parameter LRATE die Verlustrate der Drehzahl. Beim Beladen / Entladen (die auch gleichzeitig stattfinden können) steuern die Wirkungsgradwerte ETAM, ETAE die elektrischen und mechanischen Verlüste.
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FINST |
Schalter Instationaritätsmodus 0: instationäre Lösung (Zeitreihe oder Einzelberechnung) 1: immer stationäre Lösung |
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FINIT
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Anfangszustand
=0: GLOBAL, gesteuert über eine globale Variable "Instationärer Modus" unter Modell-Einstellungen =1: Erster Durchlauf =2: Folgedurchlauf |
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MOI |
Trägheitsmoment des Rotors |
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LRATE |
Drehzahlverlustrate (Verlustanteil der Drehzahl pro Sekunde beim Selbstentladen). Dieser Wert ist relevant nur wenn keine Leistung am Anschluss 1-4 ankommt oder ausgeht |
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RSBEG |
Drehzahl zu Beginn des Zeitschrittes oder Initial-Drehzahl (wenn FINIT=1) |
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ETAM |
Mechanischer Wirkungsgrad |
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ETAE |
Elektrischer Wirkungsgrad |
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TIMETOT0 |
Gesamtzeit zu Beginn der Berechnung |
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RSEND |
Drehzahl am Ende des aktuellen Zeitschrittes |
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ECEND |
Energieinhalt am Ende des aktuellen Zeitschrittes |
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TIMETOT |
Gesamtzeit am Ende der Berechnung |
Die Berechnung des Bauteils 171 basiert auf dem Zusammenhang zwischen der Drehzahl und dem Energieinhalt und auf der transienten Energiebilanz des Speichers. Der Energieinhalt des Speichers kann wie folgt berechnet werden
\[ E_{rot} = \frac{1}{2} I \omega^2 = \frac{1}{2} I (2 \pi n_{rot})^2 \]
Mit \(I\) als Trägheitsmoment, \(\omega\) als Winkelgeschwindigkeit und \(n_{rot}\) als Drehzahl.
Die Änderung des Energieinhalts des Systems in einem Zeitschritt kann im Fall Beladen / Entladen wie folgt berechnet werden
\[ \frac{E_{2} - E_{1}}{dt} = q_{el,in} \eta_{el} \eta_{m} + q_{sh,in} \eta_{m} - \frac{q_{el,out}} {\eta_{el} \eta_{m}} - \frac{q_{sh,out}} {\eta_{m}} \]
Beim Selbst-Entladen
\[ \frac{E_{2} - E_{1}}{dt} = -q_{loss} \]
Hier sind \(E_1\), \(E_2\) die Werte des Energieinhalts zu Beginn und am Ende des Zeitintervalls \(dt\). \(q_{el,in}\), \(q_{el,out}\) sind die eingehende und die ausgehende electrische Leistungen. \(q_{sh,in}\), \(q_{sh,out}\) sind die eingehende und die ausgehende Wellenleistungen. \(\eta_{el}\), \(\eta_m\) sind der electrische und der mechanische Wirkungsgrad. \(q_{loss}\) ist der Leistungsverlust beim Selbst-Entladen. Dieser wird berechnet als
\[ q_{loss} = \frac{1}{2} \frac{I}{dt} ((2 \pi n_{1}) ^2 - (2 \pi n_{2})^2) \]
mit \(n_1\), \(n_2\) als Drehzahlwerten zu Beginn und am Ende des Zeitintervalls. Der Wert am Ende des Zeitintervalls wird dabei berechnet als
\[ n_{2} = n_{1} (1 - R_{loss} dt) \]
mit \(R_{loss}\) als Verlustrate der Drehzahl (Vorgabewert LRATE).
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Form 1 |
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