Curvo Studio'daki simülasyonlar nasıl çalışır?

Genel yaklaşım

Her simülatör ayarladığınız parametreleri alır, birkaç kapalı biçimli denklemle kalıcı rejim sonucunu hesaplar ve bunu 3B sahne, değerler ve eğriler olarak gösterir. Netlist ve bütün devreyi çözen bir çözücü yoktur; her bileşen doğrudan sizin seçtiğiniz bir gerilim ya da yükle sürülür.

Bir motorda kalkış eğrisi görünüyorsa bu, kalıcı rejim sonucundan çizilen basit bir üstel yanıttır; gerçek geçici rejim dinamiği değildir.

Diyotlar: PN diyot, zener ve LED

Üç diyot simülatörü de ileri yön bölgesi için Shockley denklemini kullanır: I = I_s × (e^(V/(n × V_T)) − 1); ısıl gerilim V_T = 25,85 mV'tur.

PN diyot: I_s ve idealite faktörü n parametre panelinden gelir (1N4148 hazır ayarı 4 nA ve 1,9 kullanır). Ters yönde, kırılma gerilimine kadar akım −I_s'dir; bundan sonra parçalı bir kural akımı aşırı gerilimle dik biçimde artırır ve gösterim sınırı anma akımının 1,5 katıdır.

Zener diyot: ileri yön bölgesi sabit I_s = 6 nA ve n = 1,8 kullanır. Ters yönde, gerilim V_Z'ye yaklaştıkça küçük bir kaçak akım diz akımına doğru büyür; V_Z'nin ötesinde model doğrusaldır: I = I_diz + (V − V_Z) / r_z. Burada r_z dinamik dirençtir.

LED: n = 2,1 ile aynı üstel ifade kullanılır, buna gövde ve bağlantı bacağı direncini temsil eden bir seri direnç R_s eklenir. Akım denklemin iki yanında da yer aldığından I = I_s × (e^((V − I × R_s)/(n × V_T)) − 1) denklemi Newton yöntemiyle çözülür. I_s, LED anma ileri yön geriliminde anma akımını taşıyacak şekilde geriye doğru hesaplanır. Işık çıkışı akımla artar, ancak yüksek akım ve sıcaklıkta düşüşe geçer.

MOSFET, direnç ve transformatör

N kanallı MOSFET: karesel (square-law) bir model. Aşırı sürüş gerilimi V_ov = V_GS − V_th ile drain akımı eşiğin altında sıfırdır; lineer bölgede (V_DS < V_ov) I_D = β × (V_ov × V_DS − V_DS²/2), doyma bölgesinde ise I_D = ½ × β × V_ov²'dir. Gate akımı sıfırdır, kanal boyu modülasyonu modellenmez ve sonuç en yüksek drain akımında kırpılır.

Direnç: Ohm kanunu ve güç, I = V/R ve P = V × I. Renk kodu gösterimi seçilen değerin bantlarını gösterir; basit bir sıcaklık tahmini ise güç değerinin ne kadarının kullanıldığıyla birlikte artar.

Tek fazlı transformatör: yüksüz sekonder gerilimi V_1 × (N_2/N_1) × k'dır; k kenetlenme katsayısıdır. Nüve akı yoğunluğu, sabit nüve kesiti A = 0,0025 m² ile B = V_1 / (4,44 × f × N_1 × A) olarak hesaplanır. 1,6 T'nın üzerinde nüve doyar ve çıkış gerilimi aşağı ölçeklenir. Çıkış gücü VA değerinin %94'ü ile sınırlanır ve verim, yükle birlikte artan basit bir eğriyi izler.

Fırçalı DC, BLDC ve PMSM motorlar

Fırçalı DC motor: V = E + I × R_a; burada E zıt EMK'dır. Moment K_t × I'dır ve SI birimlerinde K_t ile K_e sayısal olarak eşit alınır. Yük akımı belirler, zıt EMK besleme geriliminden I × R_a düşümü çıkınca geriye kalandır ve hız E / K_e ile bulunur. Gereken akım V / R_a değerine ulaşırsa motor durur.

BLDC motor: aynı bağıntılar geçerlidir; yalnızca besleme gerilimi yerine DC bara gerilimi çarpı PWM görev oranı kullanılır. PWM yalnızca ortalama gerilimiyle temsil edilir ve sürücü akımı, anma akımının 4,5 katı ile V / R değerinden küçük olanla sınırlar.

PMSM: senkron makinede kayma yoktur. Rotor senkronizmde kaldığı sürece hız 120 × f / p'dir. Devrilme momenti, anma momentinin 1,8 katı olarak yaklaşıklanır ve akı oranıyla (gerilim bölü frekans, anma değerinde sınırlı) ölçeklenir. Yük bunu aşarsa rotor senkronizmden çıkar ve motor durur.

Asenkron, adım ve servo motorlar

Asenkron motor: kayma tabanlı bir kalıcı rejim modeli. Senkron hız 120 × f / p'dir; kayma yükle doğrusal artar, gerilim düştüğünde büyür ve yük gerilime göre fazla yüksekse motor durur. Ayrıntılar ve çözümlü bir örnek kayma rehberinde yer alır. Tam eşdeğer devre modeli değildir.

Adım motoru: devir/dakika cinsinden hız, adım hızı × adım açısı / 6'dır. Kullanılabilir moment adım hızıyla T = T_0 / (1 + (f / f_c)^1,4) olarak düşer; köşe hızı f_c, besleme geriliminin sargının anma geriliminin üzerindeki payıyla büyür. İstenen yük kullanılabilir momenti aşarsa motor durur. Enerjili ve durağan haldeyken motor, tam tutma momentiyle konumunu korur.

Servo motor: sürücü, besleme geriliminin belirlediği bir tavana kadar istenen hızı izler. K_v kazançlı oransal konum döngüsü, 6 × dev/dak / K_v derecelik kalıcı bir izleme hatası bırakır. Yük, akımı anma momentinin 3 katı olan kısa süreli tepe moment sınırına kadar artırır; bu noktada eksen yavaşlamak yerine hataya düşer. Oturma yanıtı birinci derecedendir.

Sınırlamalar

Bunlar ders modelleridir. Uygulamada önemli olan etkileri dışarıda bırakırlar: yarı iletken parametrelerinin sıcaklığa bağımlılığı, parazitik kapasite ve endüktans, anahtarlama davranışı, motorlarda manyetik doyma (yalnızca transformatör nüvesi modellenir) ve eleman toleransları.

Bazı büyüklükler, belirli bir ürüne uymak yerine bir eğilimi öğretmek için seçilmiştir; transformatör verim eğrisi ya da motor kalkış zaman sabitleri bunlara örnektir.

Curvo Studio'yu gerçek bir elemanı boyutlandırmak, motor seçmek ya da güvenlikle ilgili karar vermek için kullanmayın. Bunun için üreticinin katalog sayfasına ve uygun tasarım araçlarına başvurun.