Liebe Freunde! Hab Probleme mit Berechnung und Simulation eines LR-Glieds. Ich hab I0 mit Ue/R1 = 0,24A ausgerechnet. Zur Zeit t=42ms -> I42=I0*e ^ -0,042*R2(???)/(L1+L2) = 0,00648A Spice sagt 0,222A Wo mache ich den Fehler? Wie komme ich auf UL1 und UL2?
Angehängte Dateien:
Deine Simulation passt nicht. 1. Die Bedingung zum Zeitpunkt 0 ist schon nicht erfüllt. Da müsste ja laut deiner Berechnung der Strom 240mA sein! 2. Dein Zeitpunkt 0 ist bei 0.5s, weil da deine Spannungsquelle auf 0V geht. -> Simulationsdauer von 0.1s ist zu kurz! 3. Ohne Schalter ergibt sich bei V1=0V eine Parallelschaltung von der Widerstände! Die Summe der Spannungen an den Spulen zum jeweiligen Zeitpunkt ist gleich der Spannung an R2 die du ausrechnen können solltest, da du ja den Strom durch R2 zum jeweiligen Zeitpunkt auch ausgerechnet hast. Die Teilspannungen sollten dann kein Problem sein. Im Anhang eine Version mit Schalter.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
RL_V1.jpg
41 KB
Eine Simulation sollte immer das Prinzip abbilden. Dabei muß die Schaltung nicht exakt nachgebaut werden, sondern die Bedingung, welche gegeben ist. Für eine Simulation benötigst du also weder die Spannungsquelle noch den Widerstand R1 oder irgendwelche Schalter. Vielmehr löst du die Aufgabe mit den gegebenen Anfangsbedingungen und das ist der Strom durch beide Spulen. Im Übrigen muß in beiden Simulationen, der deinigen und auch in der von Volker S. der Serienwiderstand auf null gesetzt werden. Ansonsten setzt LTSpice hier einen Default-Wert ein. Das ist für reale Simulation auch korrekt, führt jedoch oft bei akademischen Aufgaben zu einem Fehler.
Oh, herzlichen Dank! Mein Hauptirrtum war der Schalter. Der wird geöffnet und nicht geschlossen. Bin so begeistert, was die Hilfsbereitschaft und Kompetenz hier betrifft! LG, Hannes
Noch eine Frage zu den Anfangsbedingungen. Warum fügt man zur Induktivität zusätzlich einen Strom hinzu? Wie ist das dokumentiert? Man kommt da ja nicht von selbst drauf.
Das ergibt sich aus der Mathematik der zugehörigen Differentialgleichungen. Eine Kapazität kann immer zu einem beliebigen Zeitpunkt (oft setzt man den Startpunkt gleich null) eine Anfangsladung besitzen. Diese Ladung bewirkt eine Anfangsspannung. Eine Induktivität kann zu einem beliebigen Zeitpunkt einen Stromfluss besitzen. In LTSpice wird das durch die Direktive IC gelöst. (IC wie initial conditions)
Johann H. schrieb: > Warum fügt man zur Induktivität zusätzlich einen Strom hinzu? Das ist der Strom, der sich bei geschlossenem Schalter nach längerer Zeit eingestellt hätte.
Johann H. schrieb: > Noch eine Frage zu den Anfangsbedingungen. Ich habe dir mal eine Rechnung erstellt für ein einfaches RC-Glied. In dieser siehst du die Herleitung, ausgehend vom Maschensatz. Bei der Lösung der Dgl. entstehen zwei Konstanten, welche berechnet werden müssen. Eine Konstante errechnet sich aus der Anfangsbedingung (Spannung am Kondensator zum Zeitpunkt null) Ich habe die Stelle rot markiert. Somit kommst du dann auf die Gesamtlösung. PS: Die Lösung für ein RL-Glied ist äquivalent. Hier würde man die Dgl. für den Strom aufstellen.
Johann H. schrieb: > Warum fügt man zur Induktivität zusätzlich einen Strom hinzu? > Wie ist das dokumentiert? Man kann in der Hilfe nachschauen. Da sind alle Bauteile mit ihren Parametern aufgelistet. (inkl. dem von Joe G. oben angemerkten Rser) ->Help->LTspice->Circuit Elements->L. Inductor Auch die PULSE Spannungsquelle hat ja einen Parameter für die initiale Spannung (-8 < t < 0). Ansonsten würde die Simulation nicht wie gewünscht funktionieren. Die Herangehensweise von Joe G. ist natürlich sehr elegant, erfordert aber die zugegebenermaßen nicht sehr komplizierte Berechnung von IL im Moment der Schalteröffnung und schon etwas erweitertes Wissen.
:
Bearbeitet durch User
Vielen herzlichen Dank für die super detaillierten Erläuterungen. Noch eine Frage zu LTSpice. Wie kann ich den Spannungsabfall an einem Bauelement ermitteln? Die Spannungsproben sind doch immer bezogen auf GND, oder?
Auf positiven Knoten klicken und halten, auf negativen Knoten ziehen und loslassen.
H. H. schrieb: > Auf positiven Knoten klicken und halten, auf negativen Knoten > ziehen und loslassen. Wow! Genial! Herzlichen Dank!
H. H. schrieb: > Johann H. schrieb: >> Warum fügt man zur Induktivität zusätzlich einen Strom hinzu? > > Das ist der Strom, der sich bei geschlossenem Schalter nach längerer > Zeit eingestellt hätte. Wenn man die Simulation ein wenig anders gestaltet, muss man der Induktivität keinen Anfangsstrom vorgeben, das macht LTSpice dann von alleine: Einfach den Schalter z.B. nach 10ms öffnen und bei t1=31ms (Δt=21ms) und t2=52ms (Δt=42ms) die gewünschten Werte ablesen. Also letztlich die Zeitachse ein wenig verschieben, so dass die Bedingung t < 0 mit dabei ist. Vor Beginn der Simulation wird von LTSpice der statische Arbeitspunkt ausgerechnet und das ist denn der Anfangsstrom durch die Spulen als ob die Anordnung schon seit t=-∞ real betrieben würde. IL startet dann bei konstanten 19V/79Ω.
Klaus H. schrieb: > Einfach den Schalter z.B. nach 10ms öffnen und bei t1=31ms > (Δt=21ms) und t2=52ms (Δt=42ms) die gewünschten Werte ablesen. Also > letztlich die Zeitachse ein wenig verschieben, so dass die Bedingung t < > 0 mit dabei ist. Das ist nicht nötig, weil die Anfangsbedingung für t<0 durch die Ansteuerung des Schalters vorgegeben wird. (10ms wären auch zu wenig. Es müssten mehr als 150ms sein)
Joe G. schrieb: > In LTSpice > wird das durch die Direktive IC gelöst. (IC wie initial conditions) Hmmm, du hast das ic (initial current) einfach zur Induktivität dazu geschrieben anstelle über [Strg][Rechtsklick] den "Component Attribute Editor" zu öffnen und es bei "Spice Line" einzutragen? Woher wusstest du, dass das so funktioniert?
Volker S. schrieb: > Woher wusstest du, dass das so funktioniert? Weil das so in der Doku steht :-) Cnnn n1 n2 <Kapazität> [ic = <Wert>] + [Rser=<Wert>] + … + …
Warum kann ich eigentlich die Zeit in ms nicht exakt eingeben, oder gibt es einen Trick?
H. H. schrieb: > Johann H. schrieb: >> Warum kann ich eigentlich die Zeit in ms nicht exakt eingeben, > > Wo? Man kann eben nirgends die Zeit angeben sondern nur einen Cursor ungefähr positionieren.
H. H. schrieb: > Klick mal auf den Signalnamen. Und dann? Das Feld Horz bzw. Wert wird blau hinterlegt, aber ich kann ihn nicht editieren.
Joe G. schrieb: > Volker S. schrieb: >> Woher wusstest du, dass das so funktioniert? > > Weil das so in der Doku steht :-) > Cnnn n1 n2 <Kapazität> [ic = <Wert>] Ja, aber dass man das einfach in das Feld für die Induktivität mit rein schreiben kann, darauf wäre ich nicht gekommen. Man kann sozusagen jeden beliebigen Parameter in jedes Properties Feld schreiben, solange man den Parameter mit angibt. (Schreib ich bei "Parallel Resistance" "ic=0.24A" rein, passt das auch;-)
Johann H. schrieb: > Das Feld Horz bzw. Wert wird blau hinterlegt, aber ich kann ihn nicht > editieren. Ja, da wünsche ich mir auch schon lange was, habe aber noch nichts entsprechendes gefunden, wie man eine ganz bestimmte Zeit vorgeben kann, die dann zumindest mit dem nahmöglichst berechneten Wert, oder besser noch interpoliert angesprungen wird. Man kann natürlich extrem in den Bereich rein zoomen, der einen interessiert und den Cursor mit der Maus hin schieben, aber das ist irgendwie unkomfortabel ;-)
:
Bearbeitet durch User
Johann H. schrieb: > Warum kann ich eigentlich die Zeit in ms nicht exakt eingeben, oder gibt > es einen Trick? Du kannst in den Schaltplan eine Spice Directive einfügen mit folgender Angabe:
1 | .MEAS TRAN wert1 FIND I(L1) AT=42ms |
Dieser Befehl bewirkt, dass in das Logfile (Menü View -> Spice Error Logfile) eine Ausgabe erfolgt:
1 | wert1: i(l1)=0.00646256 at 0.042 |
Die Ausgabe ist zwar Textform aber der .MEASURE Befehl ist sehr mächtig. Schau Dir die Hilfe an.
:
Bearbeitet durch User
Nachtrag: es geht auch umgekehrt: Zu welcher Zeit unterschreitet ein Messwert eine Grenze?
1 | .meas TRAN wert2 FIND I(L1) WHEN I(L1)=0.00648A FALL=1 |
liefert
1 | wert2: i(l1)=0.00648 at 0.0419691 |
Herzlichen Dank! Spice dürfte aber nicht wirklich ganz genau mit dem eingegebenen Wert rechnen. Kann das sein?
Spice löst ja das Netzwerkproblem numerisch. Der Solver benutzt ohne weitere Vorgaben eine automatische Schrittweitensteuerung. Somit kann es durchaus sein, dass ein vorgegebener Wert nicht exakt getroffen wird, wenn er zwischen zwei Solverschritten liegt.
Selbst wenn der Solver einen vorgegebenen Wert zufällig treffen würde, kann es durch die numerische Vorgehensweise und endliche Genauigkeit nur ein genähertes Ergebnis geben.
Volker S. schrieb: > (10ms wären auch zu wenig. Es müssten mehr als 150ms sein) Nö. Es reichen auch 1µs oder weniger. LTSpice macht vorab eine statische Analyse der Anfangsbedingungen (außer du hast UIC gewählt, dann braucht man mehr als 100...200ms Delay, ja) und das Ergebnis ist so, als ob die Schaltung mit geschlossenem Schalter schon seit t=-∞ aktiv ist. Offenbar gehen auch die 0ms, wie ich eben feststellte. Ich meine, das schon anders gesehen zu haben. Ich wollte mit dem Delay nur sicherstellen, dass zur Berechnung der Arbeitspunkte der Schalter als 'geschlossen' angesehen wird.
Joe G. schrieb: > Der Solver benutzt ohne > weitere Vorgaben eine automatische Schrittweitensteuerung. Somit kann es > durchaus sein, dass ein vorgegebener Wert nicht exakt getroffen wird, > wenn er zwischen zwei Solverschritten liegt. Der automatischen Schrittweitensteuerung kann man begegnen, wenn man im .tran Kommando den max. Timestep ausreichend klein wählt. Hier mal mit 10ns und 50ns und ohne Vorgabe: 10ns: wert1: i(l1)=0.00648536 at 0.042 50ns: wert1: i(l1)=0.00648537 at 0.042 ohne: wert1: i(l1)=0.00647426 at 0.042 bei einem Simulationsbereich mit '.tran 50m'. Das ist insbesondere bei FFT-Analysen empfehlenswert, weil man dort oft Ergebnisse mit hoher Dynamik erwartet (Oberwellenanteil etc.)
Klaus H. schrieb: > Nö. > Es reichen auch 1µs oder weniger. Ja, wollte ich noch löschen, war aber zu langsam ;-)
Liebe Freunde, Vielleicht schaut jemand noch die Aufgabe mit der Spule an. Ich versuchte die Schalter mit zwei Switches zu simulieren. Mache ich da etwas falsch? LG, Hannes
Das Spice File gehört zum Thread LR-Glied mit Umschalter. Sorry!
Da waren einige Macken in deinem Simulationsmodell...
Johann H. schrieb: > Wie kann ich den Spannungsabfall an einem Bauelement ermitteln? > Die Spannungsproben sind doch immer bezogen auf GND, oder? Alternativ die Spannung mit Groundbezug auf beiden Seiten messen und rechnen. Oder als dritte Alternative kannst du mit Rechtsklick auf ein Netz und dann "set negative Probe" oder so ähnlich, deinen Bezugspunkt für die Spannungsmessung festlegen. Wie der genaue Name der Option war, ist mir gerade entfallen, zu lange nicht mir Spice rumgespielt, der Name war aber ziemlich selbsterklärend.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.