回転アクチュエータおよび並進アクチュエータでの熱効果のシミュレーション

熱端子の使用

電気巻線をもつ回転アクチュエータおよび並進アクチュエータを表すすべてのブロックには、オプションで各電気巻線ごとに熱端子を表示できます。したがって、たとえば次のようになります。

DC Motor ブロックでは、電機子に対応する単一の熱端子をオプションで表示できる。
Shunt Motor ブロックでは 2 つの熱端子を固定子巻線用に 1 つ、界磁巻線用に 1 つ、オプションで表示できる。

熱端子は、電力を熱に変換する銅抵抗の損失を表します。これらの損失は、i²R 損失と呼ばれることがあります。一部のブロックには、渦電流やヒステリシスに起因する鉄損のモデルが含まれています。鉄損モデルが含まれている場合、鉄損は熱端子における熱に考慮されます。

熱端子は既定では非表示になっています。ブロック線図で特定のブロックインスタンス上の熱端子を表示するには、次を行います。

熱端子を表示するブロックをダブルクリックします。
[モデリングオプション] パラメーターを [熱端子を表示] に設定します。

熱端子が表示されている場合、ブロックダイアログボックスには、[温度依存性] と [熱端子] という 2 つのタブが追加で含められます。単一の巻線をもつアクチュエータブロックでは、これらのタブにあるパラメーターセットは常に同じです。

抵抗温度係数 — 抵抗を温度の関数として定義する方程式のパラメーター α。アクチュエータブロックの熱モデルに説明があります。既定値は銅に対応し、0.00393 1/K です。
測定温度 — モーターのパラメーターが定義される温度。既定値は 25℃ です。

熱質量 — 温度を 1 度上げるのに必要なエネルギーとして定義される、電気巻線の熱質量。既定値は 100 J/K です。
初期温度 — シミュレーション開始時の熱端子の温度。既定値は 25℃ です。

パラメーター値の選択の詳細については、アクチュエータブロックの熱モデルを参照してください。

2 つの巻線をもつアクチュエータブロックのパラメーターは異なっており、それぞれのブロックのリファレンスページで説明されています。

アクチュエータブロックの熱モデル

次の図は、アクチュエータブロックによって使用される熱端子モデルを示しています。銅巻線によって発生する熱は、Ideal Heat Flow Source の S 物理量信号入力端子への入力として指定されます。熱質量は、銅巻線の集中熱質量を表します。ここで、熱質量は、温度を 1 度上げるために必要なエネルギーとして定義されています。質量が M で表され、比熱容量が c_p とされる場合、熱質量は M·c_p となります。

巻線抵抗は温度に線形的に依存すると仮定され、次で与えられます。

R = R₀ (1 + α (T – T₀ ))

ここで、

R は、温度 T における抵抗。
R₀ は、測定温度 (または基準温度) T₀ における抵抗。
α は抵抗の温度係数。銅の標準値は 0.00393/K です。