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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Modell Pspice realer Transformator


Autor: Karl Knuschbah (radiocontrolled)
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Ich beziehe mich auf diesen Thread.
Beitrag "Re: Summierverstärker 50 MHz"

Ein Eingangssignal wird durch einen "Normalen AC-Transformator" erzeugt. 
Die dortige Schaltung versuche ich nun im Spice zu simulieren.

Ausgangspunkt hierfür soll diese Anleitung sein.
http://www.coilcraft.com/modelspspice.cfm
Ich habe weiterhin meinen Ringkern mit einem LCR-Meter im 
Frequenzbereich von 1kHz bis 2MHz vermessen, mir eine Regressionskurve 
in Lp & Rp reingelegt und diese in die Laplacevariablen des 
entsprechenden Elementes eingebaut. Im Endeffekt wollte ich dann das 
reale frequenzabhängige Ersatzschaltbild nachbauen.
http://www.elektroniktutor.de/bauteile/bt_pict/trafo6.gif

Meine Problem ist jetzt folgendes. Ich bin mir noch nicht sicher was die 
tatsächliche Umsetzung ins Spice angeht. Ich kann da ja keinen 
"Überträger" per Windungszahl modellieren. In einem anderen Fachbuch 
"Analyse linearer Schaltungen" von Davis habe ich den Hinweis gefunden 
dass ich einfach XFRM_LINEAR nehmen sollte und die L-Werte im richtigen 
Verhältnis aber mit extrem hohen Induktivitäten festlegen sollte. Somit 
haette ich einfach einen idealen Überträger gebaut.

Hat hier jemand einen Tip fuer mich ?

Autor: Trafowickler (Gast)
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Realer Übertrager geht in ( zumindest in LT-)Spice so:

2 Ganz "normale" Induktivitäten einbauen, z.B. L1, L2.

L1 und L2 werden zum Transformator durch das Spice-Kommando

K L1 L2 0.98

=> d.h. L1 und L2 sind mit 98% gekoppelt, also sind hier
   2% Streuung angenommen.


Dabei gilt bekanntermassen:

Spannungen werden mit der Windungszahl transformiert, Ströme reziprok, 
Widerstände quadratisch.
Die Induktivität ist ebenfalls proportional zum Quadrat der 
Windungszahl.

Jetzt kann man z.B. irgendeinen Ringkern usw. nehmen, dessen
" Induktivität pro Windungszahl² " bekannt ist

( ist der i.d.R. angegebene  "AL-Wert":
Z.B. bedeutet 100 nH/Windungszahl², dass die betreffende Spule
bei 5 Wdg. eine Induktivität von
L= 100 nH * 5² = 2,5 µH
hätte )

und dann solange ausprobieren/variieren, bis alles "passt".

Also:
Passen die Windungen alle drauf, geht man nicht zu weit in die 
Sättigung, ist die Hauptinduktivität gross genug, der 
Wicklungswiderstand klein genug ...


Falls nötig, kann man die Wicklungswiderstände ebenfalls vorsehen, in 
Reihe zu L1 und/oder L2.

Magnetisierungsverluste lassen sich durch parallelen Widerstand 
ebenfalls simulieren ( die magn. Nichtlinearität des Eisens ist darin 
natürlich nicht enthalten ).

Autor: Karl Knuschbah (radiocontrolled)
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Trafowickler schrieb:
> 2 Ganz "normale" Induktivitäten einbauen, z.B. L1, L2.
> L1 und L2 werden zum Transformator durch das Spice-Kommando
> K L1 L2 0.98
> Falls nötig, kann man die Wicklungswiderstände ebenfalls vorsehen, in
> Reihe zu L1 und/oder L2.
>
> Magnetisierungsverluste lassen sich durch parallelen Widerstand
> ebenfalls simulieren ( die magn. Nichtlinearität des Eisens ist darin
> natürlich nicht enthalten ).

Hallo Trafowickler,

zuerst einmal vielen Dank fuer das Auseinandersetzen mit meinem Problem.

Wie Du ja bereits geschrieben hast, kann ich mit dem Koppelelement K 
zwei Spulen miteinander verbinden. Das Problem hierbei ist genau wie bei 
den Magnetisierungsverlusten die nichtberücksichtigten Verluste.

Durch das Einmessen meines Kerns weiss ich aber ja ueber den 
Frequenzverlauf der Induktivität als auch der Magnetisierungsverluste 
bescheid.

Durch die Modellierung mit dem GLaplace-Elementen wuerde ich halt diese 
Nichtlinearitäten beruecksichtigen können. Dies waere zumindest ein 
erheblichen Vorteil und interessant zu wissen.

Liege ich denn falsch mit diesem Bild von der Ersatzschaltung eines 
Transformators bei der ich einfach nur einen "Umsetzer mit dem 
Wicklungszahlverhältnis" habe und die Induktivität als auch den 
Magnetisierungsverlust als zusätzliche Bausteine im Ersatzschaltbild ?

Autor: nicht_eingeloggt (Gast)
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Ein lineares elektrisches Ersatzschaltbild findest Du hier:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Transfor...

Autor: Karl Knuschbah (radiocontrolled)
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nicht_eingeloggt schrieb:
> Ein lineares elektrisches Ersatzschaltbild findest Du hier:
> http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Transfor...

Hallo Gast und vielen Dank für deine Antwort. Mein Problem ist, dass ich 
nicht weiss, ob Spice einen einfachen Überträger N1/N2 bereithält. Bzw. 
habe ich es noch nicht gefunden. Hast Du hierfür einen Tip für mich?

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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http://www.elektronikschule.de/~krausg/LTSwitcherC...

Seite 35 vlt.?

Oder sonst müßte ein idealer Trafo doch eine Spannungsquelle sein die 
mit einer anderen Spannung gesteuert wird (gekoppelt über einen Faktor)

Vlt. mal mit der Voltage dependent voltage source probieren?

Autor: Karl Knuschbah (radiocontrolled)
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... ... schrieb:
> 
http://www.elektronikschule.de/~krausg/LTSwitcherC...
>
> Seite 35 vlt.?
>
> Oder sonst müßte ein idealer Trafo doch eine Spannungsquelle sein die
> mit einer anderen Spannung gesteuert wird (gekoppelt über einen Faktor)
>
> Vlt. mal mit der Voltage dependent voltage source probieren?



Hallo und vielen Dank fuer deinen Beitrag zu meiner Fragestellung. Bei 
der Beschreibung auf Seite 35 haben wir ja wieder genau das Problem wie 
vorher. Ich gebe die ÜBertragungsverhältnisse N1 zu N2 in Form der 
Induktivität an. Genau das möchte ich ja nicht.

Mein Ziel ist es wirklich nur diesen "Überträger im Verhältnis N1 / N2" 
zu simulieren. Denn nur dann entspricht das Modell dem im 
Bildhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a...

und nur dann kann ich L und Rfe Frequenzabhängig mit den Laplacemodulen 
ersetzen.

Ob der Ansatz VDVS richtig ist, kann ich im Moment noch nicht abschätzen 
denke aber darueber nach..



Zusammenfassung....

Ich habe einen Ringkern mit einer Primär und Sekundärwicklung
Ich habe per LCR-Meter die Parallelinduktivität und den 
Parallelwiderstand frequenzabhängig bestimmt.

Hier bekomme ich also fuer einen bestimmten Ringkern die 
frequenzabhähngie Permeabilität oder bezogen auf eine bestimmte 
Windungszahl die L und R.

Ich möchte nun mit diesen Informationen einen Trafo realitätsnäher 
simulieren. Hierfür betrachtete ich mir oben genannten Ersatzschaltbild 
und erhoffte mir folgende Lösung.

Ich nehme einen idealen Überträger und ersetze die Eisenwiderstände 
sowie die Primärinduktivität durch frequenzabhängige Bausteine.

Ich hänge jetzt an der Modellierung des einfachen ÜBerträgers.

Alternativ wäre ich ueber jeden anderen Ansatz natuerlich auch sehr 
froh.

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