Hallo Zusammen,
ich versuche gerade einen Schwingkreis in LT zu simulieren.
Die Werte sind R=2 Ohm L=465,2 uh und C=45 pF. Die errechnete
Resonanzfrequenz liegt bei 1,1 MHz.
Bei Resonanzfrequenz sollte sich der Strom der Gesamtschaltung doch wie
folgt berechnen.
I=U/R
In meinem Fall wären das I=5,8 V/2 Ohm = 2,9 A. In diesem Fall wäre dies
der Peakstrom.
Die Blindwiderstände kompensieren sich ja gegenseitig.
Ich habe versucht mit diesen Parametern eine Simulation aufzubauen,
jedoch verhält sich die Schaltung anders als gedacht. Die Spannung über
L und C müsste sich im Reihenschwingkreis komplett kompensieren. Dies
passiert in meiner Simulation leider nicht. Logischerweise stellt sich
hier auch nicht der gewünschte Strom ein, weil sich eben nicht die
Blindanteile wegkompensieren.
Mach in der Simulation etwas falsch?
Habt Ihr vielleicht Ideen oder Anregungen?
Nein der Strom berechnet sich auch bei Resonanzfrequenz nicht so. Denk
noch mal gründlich darüber nach und überlege dir, dass die Induktivität
ein reaktives Element ist.
Die Blindwiderstände des Kondensators und der Induktivität heben sich
doch bei Resonanz auf. Somit wird der Strom doch nur durch den
Widerstand limitiert oder sehe ich das komplett falsch ?
Dein Schwingkreis hat eine extrem hohe Betriebsgüte, da reicht schon
eine kleine Verstimmung damit das nicht mehr klappt. Zudem legt Ltspice
glaube ich jeden Knoten über paar GOhm an GND, und am Kondensator
stellen sich Spannungen von mehreren 100V-kV ein, das wirkt da schon
dämpfend.
Nimm mal 4.652µH und 4.5nF und mach einen AC Sweep um die exakte
Resonanz zu finden, dann bist du schon viel näher am erwarteten
Ergebnis.
Gruß,
Christian
Danke für deine Antwort.
ich habe es mit deinen Werten ausprobiert und die Relationen passen
schon besser. Die Spannung über L und C ist nun deutlich kleiner, zwar
noch nicht null, wie es theoretisch ja sein sollte.
Trotzdem wäre meine Frage jetzt, ob es eine Möglichkeit gibt auch mit
den Ursprungswerten eine solche Simulation zu bekommen. Gibt es eine
Möglichkeit diese Widerstände die LT automatische setzt, nicht zu setzen
?
Setze den Serienwiderstand von L auf 0 (statt auf 0.1), die Frequenz der
Spannungsquelle auf die Resonanzfrequenz 1100003.3853223666 Hz, die
Simulationsdauer auf 10 ms und den maximalen Zeitschritt der
Transientenanalyse auf 1 ns.
Dann kommen 2,854 A heraus. Das ist etwas weniger als die erwarteten
2,900 A, was aber damit zusammenhängen könnte, dass sich die Schaltung
in einem extremen Zustand befindet, denn die Spitzenspannung an L und C
beträgt laut Simulation 9175 V (korrekt wären 9324 V). Auf Grund dieser
hohen Spannung ist die Spannung über L und C auf Grund von kleinen
Rechenungenauigkeiten nicht exakt 0, sondern etwa 0,1 V. Daraus
resultiert der Strom von (5,8V - 0,1)V / 2Ω = 2,85A.
Vielleicht kann man das mit einer weiteren Änderung der Parameter noch
etwas verbessern, aber ich würde mich angesichts der Realitätsferne der
Schaltung mit dem jetzigen Ergebnis zufriedengeben ;-)
Thomas schrieb:> Die Spannung über L und C ist nun deutlich kleiner, zwar> noch nicht null, wie es theoretisch ja sein sollte.
Dann schau dir mal die Parameter von L1 und C1 an:
- L1 hat einen Serienwiderstand von 0,1Ω
- C1 hat einen Serienwiderstand von 10mΩ.
Also kann die Spannung nicht 0 sein ;-)
Thomas schrieb:> Mach in der Simulation etwas falsch?
Noch ein Tipp: Deine graphische Darstellung des Signalverlaufs bringt
dir mit dieser Skalierung recht wenig. Wenn du die Phasenbeziehung des
Stromes sehen möchtest, betrachtest du besser nur wenige Schwingungen.
Ich hätte da doch nochmal eine Frage bzgl. der Einschwingdauer. Wie kann
ich diese noch verringern. Ich möchte das sich in der Simulation
möglichst schnell der eingeschwungene Zustand einstellt.
Gibt es hier Möglichkeiten?
Thomas schrieb:> Ich hätte da doch nochmal eine Frage bzgl. der Einschwingdauer. Wie kann> ich diese noch verringern. Ich möchte das sich in der Simulation> möglichst schnell der eingeschwungene Zustand einstellt.
Eine allgemeingültigen Weg gibt es dafür nicht, deswegen mach man ja die
Simulation.
Im konkreten Fall weiß man aber, dass im eingeschwungenen Zustand der
Spitzenstrom 5,8V / 2Ω = 2,9A ist und der Strom in Phase mit der
Eingangsspannung liegt. Also verschiebt man das Eingangssignal um 90°,
so dass bei t = 0 die Spitzenspannung anliegt, setzt die "Initial
Condition" (IC) auf 2,9A und lässt die Simulation mit "Skip initial
operating point solution" laufen.
Auch wenn man den Anfangszustand nur näherungsweise kennt, reduziert das
immer noch die Einschwingzeit, nur nicht so stark.
Carlo schrieb:> im übrigen kann man noch "Initial Condition".ic verweden> https://www.youtube.com/watch?v=AJreMIWQpMY
Alternativ kannst du auch mit Strg-rechteMaustaste auf die Spule klicken
und in dem sich öffnenden "Attribute Editor" einen Eintrag "IC=2.9"
vornehmen. Mit einem Kreuz in der Spalte "Vis" wird dieser Eintrag auch
im Schaltplan angezeigt (allerdings direkt auf der Spule, so dass man
ihn erst noch verschieben muss).
Hallo Zusammen,
erstaml Danke für eure Antworten die haben mir sehr geholfen. Habe aber
gerade das Problem das sich mit IC in meiner Simulation der Anfangsstrom
nicht einstellen lässt. Die Datei ist im Anhang.
Schonmal Danke im Voraus
Du hast für beide Spulen eine IC vorgegeben. Damit ist das System
überbestimmt, und Spice versucht, es beiden Vorgaben möglichst recht zu
machen. Da die Ströme entgegengesetzt gleich groß sind, wird der Strom
für beide Spulen auf 0 gesetzt. Folgende Möglichkeiten hast du, um das
Problem zu beheben:
1. Lass die IC für eine der bedien Spulen weg (empfohlen). Dann ist das
System nicht mehr überbestimmt.
2. Ändere für eine der beiden Spulen das Vorzeichen des Stroms.
3. Drehe eine der beiden Spulen um.
Thomas schrieb:> Die Blindwiderstände des Kondensators und der Induktivität heben> sich doch bei Resonanz auf. Somit wird der Strom doch nur durch den> Widerstand limitiert oder sehe ich das komplett falsch ?
Xl = Xc aber nicht 0!
Danke für deine Antwort.
Leider funktioniert das in der endgültigen Aplikation mit dem IC bei mir
nicht. Ich habe hier ein HF Signale was über einen Übertrager mit auf
eine DC gekoppelt wird. Diese Überlagerungen aus beiden Spannungen soll
über den LC gleid anliegen. Leider kriege ich das mit dem IC nicht hin.
Thomas schrieb:> jedoch verhält sich die Schaltung anders als gedacht. Die Spannung über> L und C müsste sich im Reihenschwingkreis komplett kompensieren.> Dies passiert in meiner Simulation leider nicht.
Erstmal hierzu: wenn Du einen <Mark Reference> zwischen L und C setzt,
dann lassen sich UC und UL beide darstellen. Und kompensieren sich
(Resonanz).
Thomas schrieb:> falsche Datei.
Die Simu dauert ja ewig. Warum hast Du .tran 0.5m so lange gemacht.
Thomas schrieb:> Ich habe hier ein HF Signale was über einen Übertrager mit auf> eine DC gekoppelt wird. Diese Überlagerungen aus beiden Spannungen soll> über den LC gleid anliegen. Leider kriege ich das mit dem IC nicht hin.
Verstehe ich leider nicht komplett. Es wäre hilfreich, ein paar Worte zu
der geplanten Applikation zu verlieren. Vieleicht gibt es ja eine
andere, einfachere Lösung. (Z.B. statt der zwei anregenden Spannungen
nur eine zu nehmen und dann den Übertrager im Gegentakt)?
C3 ist vermutlich die kapazitive Last (Piezo?), die bei Resonanz
betrieben werden soll. Hinter R1 und R2 liegt jeweils ein Sinus von 6
kHz und 1,5 kV an. Aber beide sind in Phase, weswegen an C3 natürlich
nichts anliegt.
Dietrich L. schrieb:> - L1 hat einen Serienwiderstand von 0,1Ω> - C1 hat einen Serienwiderstand von 10mΩ
Das habe ich letztens auch nicht verstanden. Woher kommen diese Werte?
Sind das default-Werte von LTSpice?
Mohandes H. schrieb:> Dietrich L. schrieb:>> - L1 hat einen Serienwiderstand von 0,1Ω>> - C1 hat einen Serienwiderstand von 10mΩ>> Das habe ich letztens auch nicht verstanden. Woher kommen diese Werte?> Sind das default-Werte von LTSpice?
Es gibt Defaults, aber die sind anders.
Es handelt sich um einen Quadrupole diese werden mit einer DC-Spannung
überlagert mit einer HF Spannung betrieben. Der Quad verhält sich wie
eine kapazitive Last.
Die Serienwiderstände wurden von mir bereits entfernt.
Den Schaltplan findest du im Anhang.
Thomas schrieb:> Es handelt sich um einen Quadrupolehttps://de.wikipedia.org/wiki/Quadrupol
Sehr interessant, hilft aber nicht bei Deinem (elektronischen) Problem.
Da würde dann reichen, C3 als rein kapazitive Last anzunehmen.
Thomas schrieb:> Den Schaltplan findest du im Anhang.
Den hattest Du schon gepostet ... sonst hätte ich keine Fragen (!?) und
Anmerkungen dazu machen können. DU hast ein Problem mit der Schaltung,
ohne weitere Infos werden die Tipps hier spärlich bleiben. Eigentlich
schade, weil ein interessantes Problem.
Die Simulation kannst du sowieso in den Kübel hauen.
Die Ergebnisse hängen ganz stark von den genauen Parametern der Spule
ab,
damit meine ich die Kapazitäten zwischen den einzelnen Windungen, und
zum Gehäuse/Ground-Plane. Da spielen Hässlichkeiten wie Skin-Effekt und
Proximity-Effekt rein. Dafür willst du die Modelle nicht wirklich
machen.
Bau das Ding einfach auf, und mach mal eine Messung!
Ich habe nicht so recht verstanden was du willst, aber vielleicht ist
dir unbekannt, daß die thomsonsche Schwingungsformel in ihrer einfachen
Form nur für verlustlose Schwingkreise gilt.
Spice hat davon keinerlei Ahnung und setzt die Messpunkte nicht passend
exakt auf solche Extreme, wie hier die Eigenfrequenz.
Vielleicht bringt dich das "Harmonic Analysis" weiter. Damit habe ich
allerdings keinerlei Erfahrung. ADS hat das glaub ich drin.
Man kann Schwingkreise hoher Güte mit einem Hilfsträger synchronisierend
starten, wenn man die benötigte Frequenz irgendwie außerhalb von Spice
bestimmen kann.
