SIMULATIONSSOFTWARE JENA-EL 2009

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1 SIMULATIONSSOFTWARE JENA-EL 2009 zur Berechnung von elektrischen Strömen, Spannungen und elektrischen Feldverteilungen in räumlichen elektrischen Leitern z.b. Glasschmelzen zur Projektierung und Optimierung von Elektro-Boostern, Elektro-Feedern und vollelektrischen Beheizungssystemen z.b. in der Glasschmelztechologie Prof. Dr. Ing. habil. Otto R. Hofmann Jena, Weimar (D)

2 Leistungsumfang der Software Berechnung der Elektrodenströme quaderförmige Modellgeometrie max. 98 Elektroden; beliebige Elektrodenlänge, Radius und räumliche Orientierung bis zu 48 galvanisch getrennte oder gekoppelte Heizkreise / Systeme frei wählbare Phasenverschiebung bei galvanisch getrennten Systemen Berechnung der komplexen Elektrodenströme (I, ) Berechnung der Gesamtleistung und der Heizkreisleistungen Berechnung des Spannungs-Zeigerdiagramms bei galvanisch getrennten Systemen Berechnung der Leistungsdichteverteilung frei wählbares quaderförmiges Berechnungsgebiet frei wählbare Gitter der Rasterpunkte, in denen die Leistungsdichte berechnet wird Berechnung der Leistungsdichte in W/m3 oder normiert Grafische Darstellung 2-D und 3-D Darstellung der Modellgeometrie Darstellung des Strom- und Spannungszeigerdiagramms Isolinien und isografische Darstellung des Leistungsdichtefeldes Speicherung der Modellgrafik, Vektorgrafik und Leistungsdichtefeld in den Grafikformaten: *.bmp *.jpg und Windows Meta File (*.wmf) Programmvoraussetzungen Betriebssystem: Windows 2000 XP VISTA Grafikkarte: Auflösung min. 800 x 600 Pixel 256 Farben Empfehlung: 1024 x 768 oder höher (2)

3 Hauptprogramm JENA-EL 2009 Die Bedienung des Programms ist ohne spezielle Modellierungskenntnisse, ohne Einarbeitung und auch nach langer Unterbrechung sofort möglich. Alleinstellung von JENA-EL : -praxisnahen Berechnung der Elektroglasschmelze, -insbesondere bei Verwendung von galvanisch getrennten Heizkreisen (das Zeigerdiagramm der Spannungen ist Berechnungsergebnis, in anderen Programmen muss es bekannt sein) Weitere Merkmale : Quaderförmiges Glasgebiet, Zylinderelektroden (auch schräg eingebaut), mittlere elektrische Leitfähigkeit. Die Berechnung der Ströme, Heizkreisleistungen und der Zeigerdiagramme der Spannungen und Ströme dauert ca. 5 sec. und die Berechnung der Leistungsdichteverteilung ca. 1-5 min. BEISPIEL für BEDIENUNG : Im Register Modellparameter werden die Modellabmessungen sowie die mittlere elektrische Leitfähigkeit eingegeben. (3)

4 Eingabe der Elektrodenparameter Ein weiteres Beispiel für die einfache Programmführung ist die Definition der Elektroden im Register Elektrodenparameter. Eingabe der Systemparameter Das Register Systemparameter dient der Zuordnung der Elektroden zu den einspeisenden galvanischen Systemen / Heizkreisen. Eingabe der Spannungszuordnungen Im Register Spannungszuordnung werden die den galvanischen Systemen zugeordneten treibenden Hauptspannungen mit Betrag und Phase eingegeben. (4)

5 Projektansicht In der Projektansicht werden sämtliche Modellparameter inklusive der Systemzuordnungen der Elektroden in tabellarischer Form dargestellt! Berechnung der Elektrodenströme Nach vollständiger Eingabe der Projektdaten wird der Menüpunkt >Berechnung Elektrodenströme< freigegeben und die Berechnung kann durchgeführt werden. (5)

6 Nach erfolgreicher Berechnung werden die Berechnungsergebnisse in tabellarischer Form dargestellt. Für jede Elektrode werden der Elektrodenstrom in Ampere, der Phasenwinkel des Elektrodenstroms sowie die mittlere Elektrodenstromdichte in Ampere / cm² ausgegeben. (6)

7 Berechnung der Leistungsdichte Nach erfolgreicher Berechnung der Elektrodenströme kann die Berechnung des räumlichen Leistungsdichtefeldes erfolgen. Vor der Berechnung des Leistungsdichtefeldes muss das Berechnungsgebiet sowie das Berechnungsgitter festgelegt werden. Standardmäßig wird bei der ersten Berechnung die komplette Modellabmessung vorgegeben. Diese Einstellung kann beliebig angepasst werden. Zur Vereinfachung der Eingabe kann zwischen einer festen Schrittweite (dx, dy, dz) oder einer festen Gitterpunktanzahl (nx, ny, nz) gewählt werden. Während der Berechnung wird der Berechnungsstand angezeigt. Das Leistungsdichtefeld kann gespeichert werden. Modellgrafik Die Modellgrafik dient zur Überprüfung der eingegebenen Geometrie. (7)

8 Vektorgrafik Nach Auswahl des Menüpunkts >Grafik Vektorgrafik< werden die berechneten Diagramme der Spannungs- und Stromzeiger dargestellt. Beispiel : Zeigerdiagramm der berechneten Heizkreisspannungen. Leistungsdichtefeld Nach Auswahl des Menüpunkts >Grafik Felder< wird das Leistungsdichtefeld dargestellt. In der Ausgabebox Leistungsdichte werden der Minimal-, Maximal- und der Mittelwert des Leistungsdichtefeldes in W/m³ angezeigt. Mit dem Schalter Normierung wird jeder Wert des Leistungsdichtefeldes mit der mittleren Leistungsdichte normiert. (8)

9 Die Legende kann individuell angepasst werden! Über >Modus< kann zwischen einer Isografik- oder Isolinien-Darstellung gewählt werden. (9)

10 Weitere Informationen Die Programmausführung ist direkt vom Dongle (ohne Installation auf dem Computer) möglich. Ohne Dongle arbeitet das Programm im Demo-Mode (Auswertungsmodus). Sollte es gewünscht sein, so können also die Projektdaten zusammen mit dem Programm weitergegeben bzw. auf beliebigen Rechnern genutzt werden. Im Demo-Mode sind alle Optionen nutzbar bis auf die Funktionen : Erstellen von neuen Projekten und Bearbeiten des Projektes. Damit wird die Praxisnähe und Anwenderfreundlichkeit von JENA-EL 2009 im Vergleich zu den Vorgängerversionen weiter gesteigert. Wenn Sie eine Beispiel-Rechnung für eine bei Ihnen laufenden Anlage wünschen, müssten Sie vorbereiten : Glas-Abmessungen : ( 2X Breite Y Länge Z Glasstand ) Elektrodenangaben : ( Position im X-Y-Z-Koo-System, Längen, Radien ) elektrische Leitfähigkeit in S/m Elektrische. Verschaltung : -wie viele elektr. Heizkreise (galvanisch getrennte Trafoausgänge) speisen ein? -welche Elektroden gehören zu welchen Heizkeisen? -Spannungen (Phase und Betrag)zwischen. den Elektroden eines Heizkreises Sie projektieren damit ihre Anlage (Leistung, Heizkreisleistung, Verteilung der Wärmeproduktion, Ströme, Spannungen) und legen die Grundlage zur Bestellung von Transformatoren und Zuleitungen. Im laufenden Betrieb erhalten Sie eine Kontrolle / Information über Abweichungen zwischen beabsichtigter und realer Strom- und Leistungssituation, falsche elektrischen Klemmungen, Elektrodenbruch und Abbrand, Temperaturabweichungen (über Abhängigkeit der el. Leitfähigkeit æ (T), und können durch Spannungsveränderung, Schaltungsveränderung und Einbau weiterer Elektroden z.b. eine Leistungserhöhung simulieren. mail : otto.hofmann@fh-jena.de Prof. Dr.- Ing. habil. Otto R. Hofmann Prof. Dr.- Ing. habil. Otto R. Hofmann Am Pappelgraben 37 FH Jena FB GW D Weimar D Jena (10)