Hallo alle zusammen, ich sitze an meiner Bachelorarbeit und versuche eine Induktivität für relativ hohe Ströme (1-5A) auszulegen um eine Bürde für Stromwandler zu entwickeln. Bei dem Thema bin ich auf die Gyratorschaltung gestoßen und habe mit LT Spice versucht diese erst einmal zu simulieren. Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker und wollte einmal fragen, ob ihr mir helfen könnt und vielleicht schon einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst? Danke schon einmal im voraus! VG Janek
Ein Operationsverstärker für Ströme von 1..5A? Wo gibt es die?
Wenn du dir die Verschaltung anguckst, werden dort wohl kaum die vollen 5A drüber laufen. Es geht darum, dass ich in diesen größen die gesamte Schaltung auslegen muss(primär somit die Widerstände und Kapazität). Die Frage ist aber somit, welcher Operationsverstärker hierfür geeignet wäre?
Gyratoren sind als Induktivitaetersatz in Signalschaltungen ueblich aber nicht fuer Leistungsanwendungen. Da nimmt man schon eine reale Induktivitaet aus Kupfer und Eisen. Die sind da wesentlich besser fuer geeignet.
Die Frage bleibt trotzdem bestehen, ob ihr mir einen Operationsverstärker empfehlen könntet, mit dem ich das simulieren könnte, damit ich dies für mich selbst austesten kann, um die Effekte selbst sehen zu können, aber auch um es in meine Arbeit mit aufzunehmen.
voltwide schrieb: > Ein Operationsverstärker für Ströme von 1..5A? Wo gibt es die? z.B. OPA549... Warum kommt immer jemand, der noch weniger weiss als der Threadstarter ? Helmut L. schrieb: > Gyratoren sind als Induktivitaetersatz in Signalschaltungen ueblich aber > nicht fuer Leistungsanwendungen. Da nimmt man schon eine reale > Induktivitaet aus Kupfer und Eisen. Die sind da wesentlich besser fuer > geeignet. Na ja, ich kenne eher die Aussage, daß Gyratoren nur funktionieren, so lange die OpAmps schnell genug sind. Für hohe Frequenzen nimmt man also besser reale Bauteile und keine OpAmp-simulierte Spule. So lange die Frequenz gring ist, kann ein OPA549 schon gehen (oder jeder kräftige Audio-Verstärker-IC mit DC-Kopplung). Ob er real taugt, muss man dann an Spannung und Leistung des Testumfelds ermitteln über das janek NATÜRLICH nichts ausgesagt hat.
Michael B. schrieb: > Na ja, ich kenne eher die Aussage, daß Gyratoren nur funktionieren, so > lange die OpAmps schnell genug sind. Man braucht dafuer keine OPs, einfache Transistoren tuns da auch. Frueher als es noch keine Kapazitaetsdioden gab und der FM Rundfunk in den Anfaengen stand hat man die Frequenzmodulation mit Gyratoren im Oszillator gemacht. Auch sollte man bedenken das eine Reale Induktivitaet weit weniger Verluste hat als eine simulierte Induktivitaet mit OPs.
Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA. Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine Induktivität von knapp 380µH. Die Schaltung an der die Stromquelle angeschlossen ist, muss genau diese 5VA wiedergeben als Bürde - Also 0,16 Ohm Wirkwiderstand und die entsprechende Induktivität. Fehlen noch weitere Angaben, dann würde ich die gerne nennen, oder versuchen zu finden ;)
@ janek (Gast) >ich sitze an meiner Bachelorarbeit und versuche eine Induktivität für >relativ hohe Ströme (1-5A) auszulegen Das ist alles relativ. 1-5A sind nicht sonderlich viel. > um eine Bürde für Stromwandler zu >entwickeln. ??? > Bei dem Thema bin ich auf die Gyratorschaltung gestoßen und Wozu meinst du, einen Gyrator zu brauchen? >einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst? Ja, siehe Netiquette. Beschreibe was du INSGESAMT erreichen willst.
janek schrieb: > also eine > Induktivität von knapp 380µH. Das ist doch eine popelige kleine Drossel, an jeder Frittenbude erhaeltlich.
@janek (Gast) >Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA. >Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine Warum brauchst du diese Phasenverschiebung? >Induktivität von knapp 380µH. >Die Schaltung an der die Stromquelle angeschlossen ist, muss genau diese >5VA wiedergeben als Bürde Warum? > - Also 0,16 Ohm Wirkwiderstand und die >entsprechende Induktivität. Dann nimm einen passenden Kern und wickle eine Spule.
Gyratoren für höhere Leistungen werden mit diskreten Bauteilen d.h. Power-MOSFETs aufgebaut. Gibt genug Beispiele dafür im Netz.
@ dfa (Gast)
>Gibt genug Beispiele dafür im Netz.
Und Apfelmus ist Mus aus Äpfeln! Wer hätte DAS gedacht?
janek schrieb: > Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA. > Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine > Induktivität von knapp 380µH. Sinus ist simpel. Geht als Gyrator oder als Spule. Es gibt ja scheinbar nicht mal Qualitätsanforderungen.
Danke Helmut und Michael für eure Kommentare, welche mir sehr geholfen haben! Ich hoffe, dass ich das nun in LT Spice umsetzen kann (die genannten OPs gibt es glaube ich nicht so direkt im Programm). Danke Falk, dass du meine Frage so ins lächerliche ziehst....
> Danke Falk, dass du meine Frage so ins lächerliche ziehst....
Falk wollte dir helfen dich auf die richtige Lösung zu bringen.
50Watt Verlustleistung in der Gyratorschaltung gegen weniger als 500mW
Verlustleistung einer Spule. Wie willst das jemand verkaufen. Du wirst
für deine Gyratorlösung eine ganz schlechte Note bekomemn.
Helmut S. schrieb: > 50Watt Verlustleistung in der Gyratorschaltung gegen weniger als 500mW > Verlustleistung einer Spule. Wie willst das jemand verkaufen. Als Heizung vielleicht? Wir haben Winter...
>..auszulegen um eine Bürde für Stromwandler zu entwickeln ...
Bachelor Arbeit ? Werden die Bachelors nun am Schleckstengel vergeben ?
Es gibt 2 Buerden :
Shunt, beliebige Groesse zB bei Digikey, Bandbreite, welche auch immer.
und falls es potentialfrei sein muss, ein LEM.
Bei den LEM gibt es AC Dinger, und DC taugliche. Die Zweiten benoetigen
eine Fremdspeisung.
Vergiss es. Eine Buerde hat eh immer Phasenverschiebung = Null.
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Ihr seid aber auch lustig... Kommt einem Bachelor mit so komischen Begriffen aus der Praxis wie "Verlustleistung", "sinnvolle Umsetzbarkeit" und "Produktnähe". Hattet ihr nicht auch mal euer Vordiplom??? Da war man froh wenn das Dingens auf dem Tisch überhaupt gelaufen ist. Der arme Kerl ist ja noch nicht mal in der Lage einen OpAmp auszusuchen, weil er "Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker". BTW: Ich frage mich ernsthaft, wie ich damals ohne Internet mein DA geschrieben habe (ja, da waren neben jede Menge anderem Gedöns auch in paar OpAmp drin) Hust... Just my 2 cent über die heutige Ausbildungsqualität an unseren Hochschulen
voltwide schrieb: > Ein Operationsverstärker für Ströme von 1..5A? > Wo gibt es die? Da könnte eventuell ein TDA2030 weiterhelfen. Man kann einen OpAmp auch mit zwei am Ausgang nachgeschalteten Transistoren ("Gegentaktendstufe") stromfest machen je nach Anwendung. janek schrieb: > Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker und > wollte einmal fragen, ob ihr mir helfen könnt und vielleicht schon > einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst? Gibt es eine konkrete Frage?
ALSO: ich bin dabei eine Bürde für Stromwandlerkalbrierung auszulegen: Wie schon gesagt: Vorgabe ist ein Leistungsfaktor von 0,8, also etwas bei 36°. Mein Wandler, den ich derzeit auf dem Tisch habe hat 5VA und 5A. Mit Spulen jeglicher Art komme ich nicht unter die 3% Toleranz. Spulen selbst wickeln hat mich auch nicht ans Ziel gebracht. Nun ist die Frage, ob ich mit einer aktiven Verschaltung mehr Erfolg habe, als mit einer Passiven. Da ich wie gesagt LTSpice erst seit kurzem verwende habe ich nicht allzuviel Ahnung von dem Programm. Ebenfalls bin ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker, da ich mehr oder weniger hier ein Quereinstieg habe. Also ist meine Frage, ob ich für die Gyratorschaltung einen Operationsverstärker in der LTSpice Bibliothek finde oder irgendwo downloaden kann. Falls jemand sich berufen fühlt mir da wirklich zu helfen und noch mehr Infos braucht, versuche ich ihm die Infos zu geben.
@ janek (Gast) >ich bin dabei eine Bürde für Stromwandlerkalbrierung auszulegen: Die ist im Normalfall ein einfacher Widerstand. >Wie schon gesagt: Vorgabe ist ein Leistungsfaktor von 0,8, also etwas >bei 36°. >Mein Wandler, den ich derzeit auf dem Tisch habe hat 5VA und 5A. Ja und? Wer sagt denn, daß die Bürde einen Leistungsfaktor von 0,8 haben muss? >Mit Spulen jeglicher Art komme ich nicht unter die 3% Toleranz. Quark. Das kann man abgleichen, erst recht bei einem Einzelexemplar. >Spulen selbst wickeln hat mich auch nicht ans Ziel gebracht. Nun ist die >Frage, ob ich mit einer aktiven Verschaltung mehr Erfolg habe, als mit >einer Passiven. Aha. Du schaffst es nicht, eine einfache Spule zu wickeln, glaubst aber, mit einer aktiven Schaltung einfacher ans Ziel zu kommen. Merkwürdige Logik. >Da ich wie gesagt LTSpice erst seit kurzem verwende habe ich nicht >allzuviel Ahnung von dem Programm. Und nicht nur davon. Ohne ein paar Grundlagen wird das nichts, auch nicht mit Simulationsprogramm. >Also ist meine Frage, ob ich für die Gyratorschaltung einen >Operationsverstärker in der LTSpice Bibliothek finde oder irgendwo >downloaden kann. Das ist gar nicht die entscheidende Frage. Sondern ob du überhaupt eine Bürde aus Spule + Widerstand aufbauen mußt und ob ein Gyrator überhaupt hier sinnvoll ist. Ich glaube das eher nicht. Selbst wenn man, warum auch immer, die Bürde aus Spule mit 360uH + ein paar Dutzend mOhm aufbauen will/muss, ist das ale gewickelte Spule immer noch einfacher und SINNVOLLER als ein Gyrator. Erst recht wenn man daraus eine Kalibriervorrichtung machen will.
Es ist meine Vorgabe. Sorry dass es so ist, aber für die Stromwandlerkalibrierung ist es so. Das Unternehmen für das ich dies ausprobiere möchte diese Schaltung abgecheckt haben ob es möglich ist oder nicht. Warum zerfleischt du mich hier für etwas, was dich stört. Meine Frage dreht sich um den Operationsverstärker für LTSpice. Wenn du mir nicht helfen möchtest lass es, aber mach mich dafür nicht dumm an. Ich habe nur gefragt und wollte nur darauf eine Antwort.
@janek (Gast) >Es ist meine Vorgabe. Sorry dass es so ist, aber für die >Stromwandlerkalibrierung ist es so. Kann sein. >Das Unternehmen für das ich dies ausprobiere möchte diese Schaltung >abgecheckt haben ob es möglich ist oder nicht. Möglich schon, aber wahrscheinlich nicht sinnvoll. Denn einen Gyrator setzt man normalerweise nur dort ein, wo eine echte Induktivität sehr groß werden würde. 360uH/5A sind nicht groß. >Warum zerfleischt du mich hier für etwas, was dich stört. Zerfleischen? Du bist aber sensibel. Die Erfahrung in diesem Forum besagt, daß ein nennenswerter Teil der Fragesteller mit ihrem Konzept auf dem Holzweg ist. Eben darum wird die vermeintliche Lösung kritisch hinterfragt. >Wenn du mir nicht helfen möchtest lass es, aber mach mich dafür nicht >dumm an. Ich habe nur gefragt und wollte nur darauf eine Antwort. Na dann mal los. Auch Holzwege kann man voller Elan beschreiten.
sind 57mH bei 30VA und 1A dir schon angenehmer? die 380uH habe ich genommen, da ich diese derzeit mit meinen Spulen nahezu ausgelegt bekommen habe und an dieser Stelle eine Möglichkeit wie den Gyrator testen will und nicht dort, wo ich gar kein Referenzwert habe.
Das hier wäre die Schaltung mit einem Gyrator https://de.wikipedia.org/wiki/Gyrator http://www.joretronik.de/Gyratoren/Gyrator.html Der Opamp muss die +/-5A bringen. Einen "Ausgang" hat die Spule/Schaltung nicht. Die 5A fließen in den Opamp-Ausgang und von dort zu dessen positver oder negativer Versorgungsspannung je nach Polarität der Eingngsspannung.
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Also so den Aufbau und weiter? Wie muss der opamp eingestellt werden?
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Hier mal ein Beispiel. Der Opamp muss natürlich genügend Bandbreite haben und den Strom liefern können. Mit steigender Frequenz und steigendem Strom benötigt man natürlich auch eine entsprechend hohe Versorgungsspannung.
R2 am OpAmp muß aber wohl R1 heißen, oder?
Was kann man eigentlich mit dem "Synthetic floating negative inductor" machen? Hier: http://archive.siliconchip.com.au/cms/A_104174/article.html Also ne negative Impedanz. Wenn es denn überhaupt funktioniert.
Helmut S. schrieb: > Der Opamp muss natürlich genügend Bandbreite > haben und den Strom liefern können Ein Gyrator ist eben doch keine echte Induktivität, besonders nicht bei höheren Leistungen. Eine echte Speicherspule speichert Energie und gibt sie wieder ab ohne wesentliche Verluste. Es wäre ine Schnapsidee die Speicherspule eines Schaltreglers durch einen Gyrator zu ersetzen, den Ausgangsstrom müsste dann der OpAmp liefern und der Wirkungsgrad wäre unterirdisch. Interessant ist ein Gyrator für annähernd leistungslose Anwendungen wie Filter. Georg
georg schrieb: > Ein Gyrator ist eben doch keine echte Induktivität, besonders nicht bei > höheren Leistungen. Eine echte Speicherspule speichert Energie und gibt > sie wieder ab ohne wesentliche Verluste. Es wäre eine Schnapsidee die > Speicherspule eines Schaltreglers durch einen Gyrator zu ersetzen Genauso ist das. Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation. Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne. Wenn du da eine Induktivität mit 500H und 0.01R Serienwiderstand in den Schaltplan malst, dann rechnet die damit. Oder wenn du 1kA durch eine 1N4148 jagst, dann rechnet die das auch. Vielleicht ist LTSpice da ja besser, aber ich würde nicht erwarten, daß es protestiert wenn du aus einem LT1028 (nur um mal einen Typ zu nennen) einen Strom von 5A ziehen willst. Oder wenn du den mit +/-500V Betriebsspannung versorgst.
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Axel S. schrieb: > Oder wenn du 1kA durch eine 1N4148 jagst, > dann rechnet die das auch. Man sollte diese Programme mal der Realitaet anpassen. Also einen Boeller hinter dem Monitor zuenden und etwas stinken lassen.
@Axel Schwenke (a-za-z0-9) >Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen >ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation. >Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm >interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne. Sicher, aber er will das Ding ja irgendwann mal real aufbauen.
Um eine Buerde fuer einen Stromwandler zu entwickeln ? Ein Stromwandler soll den Strom messen und sich von Phasenverschiebungen und Spannungen nicht beeinflussen lassen. Ich wuerde mich eher fuer die Bandbreite eines Stromwandlers interessieren.
Falk B. schrieb: > @Axel Schwenke (a-za-z0-9) > >>Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen >>ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation. > >>Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm >>interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne. > > Sicher, aber er will das Ding ja irgendwann mal real aufbauen. Nein. Das hatten wir ja gerade. Spätestens dann, wenn er sich den Strom aus dem OPV und/oder die Verlustleistung mal hat berechnen lassen, wird er davon absehen, das auch real aufbauen zu wollen. OK, insofern könnte eine Simulation tatsächlich mal hilfreich sein.
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Helmut S. schrieb: > http://www.joretronik.de/Gyratoren/Gyrator.html > Ich habe den dort vorgeschlagenen "Gyrator zur Nachbildung eines negativen Widerstandes" simuliert. Leider schwingt die Schaltung, selbst wenn ich sie aufs Minimum reduziere. Hat da wer ne Idee wie man die beruhigt bekommt?
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Abdul K. schrieb: > Hat da wer ne Idee wie man die beruhigt bekommt? Den gemeinsamen Emitterwiderstand vergrößern. Die Schaltung scheint zu funktionieren. Im Anhang sieht man, dass die Wechselspannung am Generator (2Vpp) und die Wechselspannung am Ausgang gleich groß sind, obwohl die Teilung der beiden 100R-Widerstände eigentlich die Halbierung der Amplitude ergeben würde. Der negative Widerstand der Gyratorschaltung kompensiert den 100R nach Masse.
Danke Arno. Beim heutigen Autofahren dachte ich gelangweilt nochmal drüber nach und wollte dann auch den Emitterwiderstand vergrößern. Ging aber nicht während des Fahrens ;-) Aber warum kann das überhaupt schwingen? Ich vermute, weil die beiden Transen eben nicht exakt komplementär sind (aufgrund ihrer Modell-Beschreibung). Und so ganz klar ist mir die Idee hinter der Schaltungsrealisierung auch noch nicht klar. Gesehen habe ich sowas bislang auch nirgendwo anders. Und ich bin 45 Jahre dabei. Vorher hätte ich sogar gesagt, das ist vermutlich unmöglich.
Abdul K. schrieb: > Und so ganz klar ist mir die Idee hinter der Schaltungsrealisierung auch > noch nicht klar. Gesehen habe ich sowas bislang auch nirgendwo anders. > Und ich bin 45 Jahre dabei. > Vorher hätte ich sogar gesagt, das ist vermutlich unmöglich. DC-mäßig stellt sich durch den Basisteiler ein bestimmter Arbeitspunkt ein, es fließt ein Kollektorstrom durch beide Transistoren und die Schaltung ist eine DC-Last an dem Knoten an dem sie hängt. Durch die Kondensatoren ist die Basisspannung des npn für Wechselspannungen gegen Masse fest, die Basisspannung des pnp dagegen läuft mit der Signalspannung 1:1 mit und steuert den pnp derart, dass der Kollektorstrom beider Transistoren bei ansteigendem Signal abnimmt und umgekehrt. Das ist genau das inverse Verhalten gegenüber einem Widerstand.
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