LtSpice Übertrager Gegeninduktivität

[Helmut (Gast)]

Wie ich festgestellt habe, kann man mit LtSpice Übertrager simulieren.

Dazu einige Fragen: Ich habe zwischen den zwei Spulen einfach eine 
gestrichelte Linie gezeichnet, um die Kopplung anzudeuten. Macht man das 
nur bei Spulen mit Eisenkernen oder auch bei Luftspulen?

Da an der Sekundärseite nur ein Widerstand angeschlossen ist, möchte ich 
eine Ersatzschaltbild ohne Übertrager machen. Wie kann man die Impedanz 
der Sekundärseite auf die Primärseite umrechnen?

[Josef (Gast)]

Bei einem idealen Transformator wird
RL nach (N1/N2)^2 * RL transformiert.

Also kannst du erst ein Ersatzschaltbild mit einem idealen Transformator
benutzen und dann dein R2 transformieren.

In https://www.elektroniktutor.de/bauteilkunde/tr_real.html ist ein 
Beispiel.

k entspricht dabei dem k-Faktor in Spice.

[Helmut (Gast)]

Danke für den Link, den muss ich mal genau durchlesen
>Bei einem idealen Transformator wird
>RL nach (N1/N2)^2 * RL transformiert.

Da würde aber die Induktivität der Sekundärseite nicht mit 
transformiert. Ich denke, die Induktivität der Sekundärseite hat einen 
großen Einfluss auf die Induktivität der Primärseite.

[hinz (Gast)]

Helmut schrieb:
> Da würde aber die Induktivität der Sekundärseite nicht mit
> transformiert. Ich denke, die Induktivität der Sekundärseite hat einen
> großen Einfluss auf die Induktivität der Primärseite.

https://de.wikipedia.org/wiki/Realer_Transformator

[Helmut (Gast)]

>https://de.wikipedia.org/wiki/Realer_Transformator

Danke für den Hinweis.
Ich versuche herauszufinden, wie ich die Werte für die Ersatzschaltung 
ausrechnen kann.
Im Wikipedia-Link zum realen Transformator wird mit dem 
Übertragungsfaktor 'ü' gerechnet. Der ist, wenn ich es richtig verstehe, 
nur für den Kopplungsfaktor 1 des idealen Transformators gültig. Ich 
brauche aber beliebige Kopplungsfaktoren k=0..1.

[Josef (Gast)]

Helmut schrieb:
> Im Wikipedia-Link zum realen Transformator wird mit dem
> Übertragungsfaktor 'ü' gerechnet. Der ist, wenn ich es richtig verstehe,
> nur für den Kopplungsfaktor 1 des idealen Transformators gültig. Ich
> brauche aber beliebige Kopplungsfaktoren k=0..1.

Der ideale Transformator hat immer Kopplungsfaktor 1.

Im Artikel für den realen Transformator wird

ü = N1 / N2 = sqrt( L1 / L2 )

verwendet.

L1,L2 sind dabei die Induktivitäten in Spice und N1,N2 die Wicklungen im
modellierten Trafo.

Die nicht ideale Kopplung (k<1 in Spice) ergibt sich durch die Streu- 
und
Hauptinduktivitäten im Modell.

Es gibt viele Ersatzschaltungen für Transformatoren und du musst dich
zuerst für eines entscheiden.
Seltsamerweise ist ü frei wählbar und mit einem anderen ü ergibt sich
etvtl. ein anderes Ersatzschaltbild.
Siehe z.B.
Weißgerber, Elektrotechnik f. Ing. 2
Albach, Induktivitäten in der Leistungselektronik

[Josef (Gast)]

Hier ist ein Beispiel.

[Helmut S. (helmuts)]

Josef schrieb:
> Hier ist ein Beispiel.

V(sec3) stimmt aber nicht. Deshalb muss das Ersatzschaltbild falsch 
sein.

[Helmut S. (helmuts)]

Ich war auch gerade an einem Ersatzschaltbild mit der 
Kopplungsinduktivität M dran. Dabei bin ich wieder auf das mir bereits 
bekannte Problem mit negativen Induktivitäten(hier L2M) in der 
Transientenanalyse gestoßen. Diesmal habe ich eine Lösung gefunden - 
siehe unten. In der .AC-Analyse gibt es keinerlei Probleme mit negativen 
Induktivitätswerten. Diese negativen Induktivitätswerte treten bei 
diesem Ersatzschaltbild oft auf.

Helmut

Problem mit negativen Induktiviäten in der .TRAN Analysis
Wenn L2M negativ ist, dann entweder die ersten Ergebnisse im Plot 
weglassen
.tran 0 10m 5u 1u
oder die folgende Option benutzen um den ersten Zeitschritt festzulegen.
.options tseed=10n
.tran 0 10m 0 1u

[Josef (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> V(sec3) stimmt aber nicht. Deshalb muss das Ersatzschaltbild falsch
> sein.

Das dritte Ersatzschaltbild zeigt die "Sicht" von der Primaerseite
auf einen Transformator. Die Sekundaerseite wird nicht modelliert.

Die Schaltung ist wahrscheinlich in jedem Elektrotechnikbuch drin.

[Josef (Gast)]

Josef schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> V(sec3) stimmt aber nicht. Deshalb muss das Ersatzschaltbild falsch
>> sein.
>
> Das dritte Ersatzschaltbild zeigt die "Sicht" von der Primaerseite
> auf einen Transformator. Die Sekundaerseite wird nicht modelliert.
>
> Die Schaltung ist wahrscheinlich in jedem Elektrotechnikbuch drin.

Ja, die dritte Schaltung ist kein Ersatzschaltbild fuer den 
Transformator.

[Helmut S. (helmuts)]

Josef schrieb:
> Josef schrieb:
>> Helmut S. schrieb:
>>> V(sec3) stimmt aber nicht. Deshalb muss das Ersatzschaltbild falsch
>>> sein.
>>
>> Das dritte Ersatzschaltbild zeigt die "Sicht" von der Primaerseite
>> auf einen Transformator. Die Sekundaerseite wird nicht modelliert.
>>
>> Die Schaltung ist wahrscheinlich in jedem Elektrotechnikbuch drin.
>
> Ja, die dritte Schaltung ist kein Ersatzschaltbild fuer den
> Transformator.

Danke für den Hinweis. Die Eingangsimpedanz deiner 3. Schaltung passt.

[Helmut (Gast)]

Danke für eure Hilfe.

Mir sind im Zuge des Experimentierens noch ein paar Sachen aufgefallen:

In meinem Ersatzschaltbild oben habe ich den 10K Widerstand parallel zur 
1 Ohm Versorgung. Damit hat der Widerstand natürlich kaum Einfluss auf 
die Spannung. Deshalb habe ich die Spannungsquelle durch eine 
Stromquelle ersetzt.
Eine weitere Vermutung ist, dass bei einem Parallelschwingkreis der 10K 
Widerstand die parasitäre Last sein müsste, welche die Güte des 
Schwingkreis bestimmt. Um das zu simulieren, habe ich noch einen 
Kondensator von 470pF hinzugefügt und dann die Anregungsfrequenz 
ungefähr auf die Resonanzfrequenz gelegt. ( Kann man eigentlich mit 
LtSpice einen Frequenz-Sweep machen, um die Resonanz plotten zu lassen? 
).

[Helmut S. (helmuts)]

> Kann man eigentlich mit LTspice einen Frequenz-Sweep machen, um die Resonanz 
plotten zu lassen?

Das geht am besten mit der AC-Analyse. Siehe Anhang.
Prinzipell kann man natürlich auch im Zeitbereich sweepen aber das 
dauert tausend mal länger zum simulieren, wenn der Schwingkreise eine 
hohe Güte hat.

[Helmut (Gast)]

Danke, die AC-Analyse hatte ich bis jetzt noch nicht verwendet.