Steinmetz mit Spartrafo in LTspice

Sarah E. schrieb:

Ich verstehe aber nicht, wie ich jetzt den Spartrafo auslegen soll ...

Also ich würde in der Simulation auf den Spartrafo verzichten und statt dessen eine neue Spannungsquelle U2 installieren. Wobei U2 > U1 ist (siehe Bild). "simplify your life!"

Wenn das funktioniert, kann man ev. versuchen statt der Spannungsquelle U2 den Spartrafo zu installieren. Dieser sollte dann aber an die Leistung der Maschine angepasst sein (Nennleistung, Durchgangsleistung, Übersetzung, ...)

hier mein Versuch für phi = 30deg

U2 = 2.0 x U1; C=50.66µF und damit ergibt sich Uc = 1.73*U1

@Sarah E.: welches Buch verwendest Du?

Vielen Dank für die Hilfe. Das Buch, aus dem ich das habe, heißt "Elektrische Maschinen" und ist von Rolf Fischer.

Das man die Spulen koppeln muss, ist mir erst jetzt bewusst geworden, dachte immer ein Spartrafo ist wie ein Spannungsteiler. Aber jetzt ist es für mich logisch mit dem Koppeln, da die beiden Teilwindungen ja auf einem gemeinsamen Eisenkern sitzen.

Mit der Datei von Giovanni habe ich jetzt meine Datei erweitert und die einzelnen Ströme und Spannungen ausgerechnet und habe jetzt hier den Trafo in zwei gleiche Hälften geteilt. Wie man sieht, habe ich jetzt ein richtiges Drehfeld, genau wie Giovannis Schaltung mit zwei Spannungsquellen.

Ich habe nun mal noch einen anderen Winkel (45°) probiert und bin dann allerdings zum Ende meiner Berechnung gescheitert. Dort habe ich als Strangwiderstände 31,42 Ohm ausgerechnet und als Trafokapazität 71,7 uF. Aber in meiner Berechnung habe ich auch noch 15° Phasenverschiebung, die ich nicht mit der Trafowindung wegbekomme. Brauch ich hier vllt. noch einen ohmschen Widerstand in Reihe zur Trafowindung?

Sarah E. schrieb:

Ich habe nun mal noch einen anderen Winkel (45°) probiert und bin dann allerdings zum Ende meiner Berechnung gescheitert.

Beilage: Gebrauchsabweisung für 30° und 45°:

Basis ist das Zeigerdiagramm aus dem Buch.

• Strom Ic = Iv-Iw
• damit ist Winkel von Ic bekannt. Die Spannung Uc hat 90° zu Ic. Damit ist Winkel von Uc bekannt.
• die Spannung U2 ist in Phase mit U0 aber um den Faktor k größer
• aus Diagramm : U2+Uc+Uv = 0. Daraus dann Uc und k so verändern, dass der Winkel mit dem oben berechneten Wert übereinstimmt.

Bin mir sicher es geht auch einfacher, wenn man dafür Zeit hat.

Vielleicht mach ich noch ein script für eine schnelle Auslegung. Man sieht dann auch schnell, dass die Idee mit dem Trafo für kleine Winkel sinnlos wird. soll ich Python oder Octave nehmen?

Mein Gedanke: 9 Was bringen die genauen Berechnungen z.B. für 30, 45 Grad etc. in der Praxis? - Wenig. Oft hat man einfach nur einen Motor, der irgendeine (z.B. Schleif-)Maschine antreiben soll.

Eher seltenst mit konstanter Last!

Die übliche Faustregel (70 Microfarad/kW) ist da doch schonmal eine Grundlage.

Uwe schrieb:

Was bringen die genauen Berechnungen z.B. für 30, 45 Grad etc. in der Praxis? - Wenig. Oft hat man einfach nur einen Motor, der irgendeine (z.B. Schleif-)Maschine antreiben soll.

Das stimmt für den realen Anwendungsfall "Steinmetz".

Hier jedoch, soweit ich verstanden habe, geht es darum diese Schaltung zu verstehen. Dazu gibt es Beispiele für den Idealfall (volle Symmetrie) mit unterschiedlichen Winkeln. Wie es zu den genannten 70µF/kW kommt hatten wir schon in Beitrag "Steinmetzschaltung in LTspice" diskutiert.

Für die Untersuchung einer realen Anwendung braucht man ohnehin ein Motormodell, und dann ist LTspice wohl das falsche Werkzeug.

Beilage: Für die Berechnung von Uc und C gibt es mehrere Möglichkeiten. Hier jetzt die simple Variante.

So, ich bin leider erst jetzt wieder zu dieser Thematik gekommen. Für mich geht es hier nur darum, die Schaltung zu verstehen, weil mir nicht klar war, wie man ohne großen Aufwand aus der Wechselspannung eine Drehspannung erzeugen können soll.

Die Lösungen von Giovanni konnte ich gut nachvollziehen und mit dem Zeigerdiagramm habe ich jetzt auch hiermit ein Drehstromnetz erzeugen können. Ich habe das jetzt mal in LTspice so umgesetzt. Anbei der Screenshot. Wie man sieht, hat man auch in diesem Arbeitspunkt nun ein ideales Drehstromnetz. Vllt. hilft es ja mal jemandem.

Vielen Dank an Giovanni für die ausführliche Herleitung!