Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTSpice Erdung und Kabel


von Erich W. (erich1969)


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Hallo Forum,

suche eine Möglichkeit Ableitbeläge von Kabeln und Schienen zu 
simulieren.

Mir geht es um die ohmschen Längswiderstände des Kabels selbst und um 
die Widerstände quer zur Leitung. Also die Isolationswiderstände gegen 
Erde.

Habe mir bereits Subcircuits mit Widerstandsnetzwerken gebastelt. Das 
funktioniert zwar rechnerisch. Für jede Kabellänge benötige ich aber ein 
eigenen Subcircuit. So ist das nicht praktikabel.

Ich suche daher eine Möglichkeit, dem Kabel direkt eine Länge (in 
Metern) zuzuweisen. Habe mir auch schon mal das Spice-Modell 
‚LTRA’angesehen. Komme damit aber nicht klar. Ich vermute, da geht es 
eher um Wellenwiderstände?

Bin ein Spice-Neuling, würde mich sehr über einen Tip freuen.

Schönen Gruß

: Verschoben durch Moderator
von Otto (Gast)


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Hallo,

du kannst deiner Sub die Kabellänge doch als Parameter übergeben.

Gruß Otto

von Erich W. (erich1969)


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Hallo Otto,

bin Neuling, verstehe es noch nicht ganz. In der Sub würde ich keine 
absoluten Werte für die Widerstände angeben, sondern in geschweiften 
Klammern das Produkt aus Zahl und Variable?

Gruß Erich

von Otto (Gast)


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Hallo Erich,

genau - siehe z. B.  Beitrag "LTSPICE einfacher Parameter"

Gruß Otto

von Klaus R. (klara)


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Erich W. schrieb:
> Ich suche daher eine Möglichkeit, dem Kabel direkt eine Länge (in
> Metern) zuzuweisen. Habe mir auch schon mal das Spice-Modell
> ‚LTRA’angesehen. Komme damit aber nicht klar. Ich vermute, da geht es
> eher um Wellenwiderstände?

Mit LTRA kannst Du nur den ohmschen Belang der Leitung angeben oder auch 
mit Paramter G den Leitwert. Es fehlt einfach ein Paramter für die 
Ableitung, also ein ohmscher Widerstand parallel zu Kapazität des 
Modells. Dann würde es gehen.

Mit Widerstandsnetzwerken wird das schon lösbar sein. Wie schon 
empfohlen, arbeite mit Parametern.

http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von brokes (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Mit LTRA kannst Du nur den ohmschen Belang der Leitung angeben oder auch
> mit Paramter G den Leitwert. Es fehlt einfach ein Paramter für die
> Ableitung, also ein ohmscher Widerstand parallel zu Kapazität des
> Modells. Dann würde es gehen.
Geht doch;)

G ist keine alternative Definition von R sondern tatsächlich der 
parallele Ableitwiderstand in S/m.
Was nicht funktioniert ist, dass man sowohl R als auch G zusammen mit L 
bzw. C verwendet. Das führt zumindest in LTspice IV zur Fehlermeldung:
1
Nonzero G (except RG) line not supported yet

von Michel M. (elec-deniel)


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: Bearbeitet durch User
von Erich W. (erich1969)


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brokes schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Mit LTRA kannst Du nur den ohmschen Belang der Leitung angeben oder auch
>> mit Paramter G den Leitwert. Es fehlt einfach ein Paramter für die
>> Ableitung, also ein ohmscher Widerstand parallel zu Kapazität des
>> Modells. Dann würde es gehen.
> Geht doch;)
>
> G ist keine alternative Definition von R sondern tatsächlich der
> parallele Ableitwiderstand in S/m.
> Was nicht funktioniert ist, dass man sowohl R als auch G zusammen mit L
> bzw. C verwendet. Das führt zumindest in LTspice IV zur Fehlermeldung:
>
1
> Nonzero G (except RG) line not supported yet
2
>

Super, vielen Dank.
Deine Beispiele haben mir zu denken gegeben.
Das mit den vier Anschlüssen und den jeweils zwei gleichen Strömen ist 
mir nicht so klar. Der Weg ist aber gut.
Ich habe mal zwei der Anschlüsse kurzgeschlossen, das sieht für mich 
übersichtlicher aus. Sollte rechnerisch (für Gleichstöme) richtig sein.

von Erich W. (erich1969)


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Otto schrieb:
> Hallo Erich,
>
> genau - siehe z. B.  Beitrag "LTSPICE einfacher Parameter"
>
> Gruß Otto

Vielen Dank,
das funktioniert! Muss mich nur noch ein bisschen reinfuchsen. Die 
Parameter kann ich im Schaltplan im "Component Attribute Editor" unter 
"Spice Line" individuell vergeben. Wird auch alles richtig simuliert. 
Nur 'sehen' kann ich die vergebenen Pararamter im Plan noch nicht.

von Otto (Gast)


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Hallo Erich,

du kannst die Spice Line auf visible setzen.

Gruß Otto

von brokes (Gast)


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Erich W. schrieb:
> Das mit den vier Anschlüssen und den jeweils zwei gleichen Strömen ist
> mir nicht so klar.
Das ist jeweils ein Eingang und ein Ausgangport.

Beispiel O2:  Am Eingang fließt der Strom der am Ausgang entnommen wird, 
plus dem Strom der duch den Parallelwiderstand verursacht wird.
Am Ausgang fließt der Strom der sich durch 
Eingangsspannung/Widerstandskombination ergibt.

> Ich habe mal zwei der Anschlüsse kurzgeschlossen
Die unteren (C bzw, D) sind nicht direkt miteinander verbunden (O1). Es 
muß aber ein Massebezug vorhanden sein. Du kannst dir ja die Ströme 
ansehen, wenn einer einer von 0 getrennt wird.
Das Zusammnschalten, so wie in deinem Beispiel könnte man auch direkt im 
Subckt vornehmen.

Erich W. schrieb:
> Nur 'sehen' kann ich die vergebenen Pararamter im Plan noch nicht.
Das funktioniert über "Edit-Attributes-Attribut Window" im Symboleditor, 
mit dem man bestimmte Datenfelder (im Beispiel SpiceLine) platzieren 
kann.
So wie in meinem Beispiel könnte man auch dein vorhandenes Bauteil 
parametrieren.

von Michel M. (elec-deniel)


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? könnte es noch dieses problem geben ?! oder ist es schon geklärt od. 
angepasst ?!
Beitrag "Re: Richtungsabhägigkeit LTRA LTSpice?!"

von Erich W. (erich1969)


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Hallo,
wollte nochmal Danke schön sagen. Habe für mein Problem zwei Lösungen 
bekommen:
Ottos Lösung mit den parametrisierbaren Sub’s und Brokes Lösung mit 
‚LTRA‘.
Bin mir noch nicht sicher, welche ich weiterverfolge. Haben wohl beide 
ihre Vorzüge. Wie auch immer: Problem gelöst.

Im Nachgang meine Gedanken zum LTRA-Modell. Vielleicht hilft es, 
vielleicht ist es Quatsch:

Bei meinen Belangen geht es um eine einpolige Sache mit einem 
Ableitbelag. Also kein Hin- und Rückleiter, nur Hinleiter. 
Beispielsweise Energiekabel, Banderder im Erdreich oder Gleise. In 
meinem obigen Beispiel wird das rechnerisch -denke ich- richtig 
dargestellt. Die beiden (nicht dargestellten) Einzelströme welche in 
Summe 462mA ergeben, sind  jedoch grob falsch. In Wirklichkeit addieren 
sich „in jedem Zentimeter“ einzelne kleine Ströme.
Nun mein Erklärungsversuch:

Das Modell liegend dargestellt, sind die Anschlüsse wie folgt 
bezeichnet:
Links oben: ‚A‘
Rechts oben: ‚B‘
Links unten: ‚C‘
Rechts unten ‚D‘

Von ‚A‘ nach ‚B‘ ist der Hinleiter angeordnet. Von ‚C‘ nach ‚D‘ ist ein 
Rückleiter (Schirm?) angeordnet. Der Ableitbelag -zwischen 
Hin/Rückleiter- wird rechnerisch korrekt berücksichtigt.
Wird der Rückleiter (Schirm) unterbrochen, geht nichts mehr. Wird er an 
beiden Enden kurzgeschlossen, führt er noch immer den Gesamtstrom (!).
Das Modell sieht für mich ein bisschen so aus, wie ein unsymmetrisches 
Audio-Kabel. Dort ist allerdings die Masse der Quelle und die Masse der 
Senke galvanisch getrennt (?). Wie auch immer, trotz (oder wegen?) der 
Besonderheiten funktioniert LTRA auch für meine Zwecke.

Gruß, Erich

von Klaus R. (klara)


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Erich W. schrieb:
> Das Modell sieht für mich ein bisschen so aus, wie ein unsymmetrisches
> Audio-Kabel. Dort ist allerdings die Masse der Quelle und die Masse der
> Senke galvanisch getrennt (?).

Unsymmetrisches oder asymmetrisches Kabel, Audio-Kabel oder 
Koax-Leitung, oder Micro Stripline.

https://resources.altium.com/de/p/stripline-vs-microstrip-understanding-their-differences-and-their-pcb-routing-guidelines

Dazu gehört immer der Rückleiter, der im Modell in der Regel an beiden 
Enden auf Masse liegt. In der Praxis trifft dies eigentlich auch so zu.

Die Besonderheiten einer Transmissionline treten so langsam ab 1/10 der 
Wellenänge auf. Man spricht vom Wellenwiderstand der z.B. 50 Ohm hat. 
Ist eine lange Leitung beim Sender und Empfänger nicht mit dem 
Wellenwiderstand abgeschlossen, so treten Reflektionen auf. Die möchte 
man in der Regel vermeiden. Dieser Abschlußwiderstand muß auch rein 
ohmsch sein. Ansonsten erfüllt man die Bedingungen für einen 
Reflektionsfreien Abschluß nur für eine bestimmte Frequenz und hat 
wieder Reflektionen.

Das eigenartige des Wellenwiderstandes ist dabei, er ergibt sich aus 
kapazitivem und induktivem Leitungsbelag und ist für sich gesehen 
verlustlos.
mfg klaus

von Carlo (Gast)


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Anmerkung von helmut noch ...
https://groups.io/g/LTspice/topic/how_to_use_ltra_to_model/50187779?p=
"Be aware that R' is independent of frequency.
This means that
it is doesn't model the skin effect."

" Der Betrieb des LTRA-Modells basiert auf der Faltung der 
Impulsantworten der Übertragungsleitung mit ihren Eingängen (siehe [8])"
http://bwrcs.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/UserGuide/elements_fr.html


Außerdem gibt es noch
U Uniform RC line
https://groups.io/g/LTspice/topic/is_the_ltra_model_broken/65146667?p=
http://ltwiki.org/index.php?title=U_Uniform_RC_line
http://ltwiki.org/index.php?title=Undocumented_LTspice

von brokes (Gast)


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Erich W. schrieb:
> Die beiden (nicht dargestellten) Einzelströme welche in
> Summe 462mA ergeben, sind  jedoch grob falsch.
Wie berechnest du den Sollwert? Am besten wäre es, dein Modell 
anzuhängen.

Ich komme aber vermutlich erst am Wochenende dazu, mir das genauer 
anzusehen. Eine erste (Grenzwert-)Prüfung mit len=1u liefert korrekte 
Werte.

von Erich W. (erich1969)


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brokes schrieb:
> Erich W. schrieb:
>> Die beiden (nicht dargestellten) Einzelströme welche in
>> Summe 462mA ergeben, sind  jedoch grob falsch.
> Wie berechnest du den Sollwert? Am besten wäre es, dein Modell
> anzuhängen.
>
> Ich komme aber vermutlich erst am Wochenende dazu, mir das genauer
> anzusehen. Eine erste (Grenzwert-)Prüfung mit len=1u liefert korrekte
> Werte.

Hallo,

ich lege mal Dateien bei. Meiner Meinung nach verhält es sich so mit dem 
LTRA-Modell:

-  Richtig sind die Werte: 1.313A, -851mA und 462mA
-  Falsch sind: -1.313A und 851mA

Das untere Widerstandsnetzwerk soll vereinfacht ein Kabel mit Länge=1, 
R=1Ohm/m, G=1S/m abbilden. Diese Ergebnisse sind natürlich nur 
näherungsweise richtig. Ich vermute, dass die Ergebnisse für kleinere 
Werte von ‚G‘ besser konvergieren.

Das LTRA Modell bleibt für mich rätselhaft, deshalb habe die Datei 
Raetsel.png beigefügt. Wenn dort für BOX1 eine Ersatzschaltbild 
angegeben werden kann, habe ich mich schön getäuscht.

Wie die Tage schon mal gesagt: Mein Problem ist gelöst. Wir reden hier 
über Theorie. ‚Meine‘ Ableitströme werden mit LTRA genau berechnet.

Schöne Grüsse
Erich

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