Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fehler? Simulation RL parallel mit LTSpice


von miko (Gast)


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Hallo,

Ich bin gerade dabei, mir mit Hilfe von LTSpice ein paar Grundlagen 
beizubringen. Dabei ist mir was seltsames aufgefallen - jedenfalls 
glaube ich, dass das Ergebnis, was mir LTSPice anzeigt, so nicht stimmen 
kann.

Auf dem Screenshot habe ich eine Parallelschaltung von R und L 
simuliert. Bei 1000 Hz beträgt der Blindwiderstand der Spule ca. 1000 
Ohm, also R = XL, so dass der Strom durch beide eigentlich betragsmäßig 
in etwa gleich sein sollte.

Grün - Spannung
Blau - Strom durch R1
Rot - Strom durch L1
Hellblau: Strom durch R2 (Gesamtstrom)
Links ist die Skala für die Spannung, rechts die Skala für die Ströme.

Von der Amplitude und auch von der Phase her kann ich alle Kurven 
nachvollziehen. Aber wo kommt der Gleichanteil im Strom durch L1 her? 
Der Strom sollte sich doch auch zwischen -1 mA und + 1 mA bewegen (und 
nicht zwischen 0 und +2 mA), oder?

Ich habe in LTSpice schon alles komplett neu gezeichnet, mit gleichem 
Ergebnis. Entweder also habe ich gerade einen totalen 
Verständnisausetzer, oder da ist irgendein Fehler in der Simulation.

Wer kann mir helfen? :)

von Andreas K. (derandi)


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Lass die Simulation mal eine Sekunde lang laufen.

von Achim M. (minifloat)


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Mach mal eine AC-Analyse. Da werden dir Betrag und Phase(Bodediagramm) 
angezeigt.

Die Quelle bekommt dann als Wert "AC 1".
mfg mf

von Andreas K. (derandi)


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Habs mal nachgebaut, sieht bei mir auch so aus. Sehr merkwürdig, kann 
ich mir jetzt grade nicht erklären.
Der Effekt verschwindet nach längerer Simulationsdauer wenn man der 
Spule auch nur 1 pF parasitäre Kapazität verpasst.

von Helmut S. (helmuts)


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Andreas K. schrieb:
> Lass die Simulation mal eine Sekunde lang laufen.

Genau das ist der richtige Ansatz. Man muss halt warten, bis die 
Einschaltvorgänge abgeklungen sind.
100ms reichen hier auch schon.

.tran 100m

von Johann (Gast)


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Der Gleichanteil kommt daher, daß zum Zeitpunkt T=0 kein Strom durch die 
Spule fließt. Würdest Du die Anfangsbedingungen so setzen, daß -1mA am 
Anfang fließen, wäre auch der Gleichanteil weg:

.ic i(L1) -1m

von miko (Gast)


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Danke!
Einschaltvorgänge, da hätte ich eigentlich drauf kommen sollen, gerade 
aus dem Grund habe ich ja bereits seit der Simulation mit dem 
Kondensator, die ich vorher gemacht hatte, erst das Ergebnis bei 10 ms 
anzeigen lassen...

Danke auch für den Tipp mit den Anfangsbedingungen!



Noch eine kleine Nachfrage: Mit 100 ms habe ich immer noch einen Offset 
von 150 µV (ohne die Anfangsbedingung Strom IL = -1 mA zu setzen). Der 
Offset wird dann auch seltsamerweise nicht mehr kleiner, wenn ich auf 1 
s oder 10 s erhöhe...rechnet LTSpice evtl. nicht so genau?

von miko (Gast)


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miko schrieb:
> Noch eine kleine Nachfrage: Mit 100 ms habe ich immer noch einen Offset
> von 150 µV (ohne die Anfangsbedingung Strom IL = -1 mA zu setzen). Der
> Offset wird dann auch seltsamerweise nicht mehr kleiner, wenn ich auf 1
> s oder 10 s erhöhe...rechnet LTSpice evtl. nicht so genau?

Entschuldigung für das Doppelposting.

Natürlich kann Spice genau rechnen, aber was ich meinte ist, kommt 
dieser Offset eventuell dadurch zustande, das durch die Wahl meiner 
Parameter ungenau gerechnet wird?

Ich hatte zunächst mit .tran 0 10.3ms 10ms simuliert.
Anschließend dann habe ich die Zeiten geändert:
.tran 0 100.3ms 100ms
.tran 0 1000.3ms 1000ms
.tran 0 10000.3ms 10000ms

Wie gesagt, die Kurve für den Strom durch die Spule sah für 100 ms 
ebenso aus wie für 10000 ms, jeweils mit einem Offset von 150 us

von Helmut S. (helmuts)


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Bei meiner Antwort mit ".tran 100m" habe ich mich vom Ergebnis blenden 
lassen. Da ich keinen maximalen Zeitschritt vorgegeben hatte, kam 
zufällig nach wesentlich kürzerer Zeit der eingeschwungene Zustand 
heraus.

Eigentlich ist die Einschaltzeitkonstante bei deiner Schaltung.

tau=L/R = 33m/(1m+1m) = 16,5s

Das heißt man muss mindestens 120sec simulieren um 0,1% genau zu werden.

.tran 0 100 0 2u

Das dauert. Deshalb ist es vernünftiger den R auf 100m zu setzen.

Mit R=100m wird

tau=33m/101m = 0,33s

Da reichen dann schon 3s.

.tran 0 3 0 2u



* Das extra 1mOhm in meinen Formeln kommt von der Spule. Spulen haben 
1mOhm Serienwiderstand in LTspice, wenn man den Wert nicht extra zu 0 
setzt.

von miko (Gast)


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Danke für die Erklärung Helmut!
Die Zeitkonstante, das habe ich jetzt auch nachvollzogen.

Alles Dinge die ich zwar grundsätzlich eigentlich schon weiß, aber noch 
nicht in Zusammenhang gebracht bekomme, wenn ich vor einer Sache sitze. 
Das ärgert mich...

Danke nochmals für alle Antworten!

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