Phasenverschiebung LTSpice

[stefan (Gast)]

Vielleicht stehe ich auch gerade auf der Leitung aber das was ich gerade 
sehe kann ich mir echt nicht erklären. Habe gerade in LTSpice das 
Verhalten einer Spule an sinusförmiger 50Hz-Wechselspannung simuliert 
(siehe Anhang). Normalerweise sollte ja der Strom der Spannung um 90 
Grad (bzw. 5ms)nacheilen. Wie beispielsweise auf dieser Internetseite 
richtig dargestellt:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1006241.htm

Jetzt ist es aber so, dass die Phasenverschiebung in LTSpice genau 
anders herum dargestellt wird. In meiner Simulation eilt nämlich der 
Strom der Spannung um 90 Grad vor.

Woran liegt das, dass das LTSpice falsch simuliert?

Gruß

[Achim S. (Gast)]

stefan schrieb:
> Woran liegt das, dass das LTSpice falsch simuliert?

tut es wohl eher nicht. Ich schätze, du hast die "falsche" Stromrichtung 
gemessen: in deiner Simu dürfte der gemessene Strom "von rechts nach 
links" fließen, und damit ist er genau um 180° phasenverschoben 
gegenüber dem Strom, den du erwartest. Dreh einfach deine Spule um 180° 
und starte die Simulation noch mal...

[Helmut S. (helmuts)]

> Woran liegt das, dass das LTSpice falsch simuliert?

Bestimmt nicht.

Du musst schon auf den Richtungspfeil der Stromzange achten.

Dreh die Spule um 180° und simuliere dann noch einmal.

[stefan (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Du musst schon auf den Richtungspfeil der Stromzange achten.
>
> Dreh die Spule um 180° und simuliere dann noch einmal.

Oh, verdammt. Mit richtig gemessener Stromrichtung kommt das richtige 
Ergebnis raus.

Danke

[stefan (Gast)]

Jetzt hab ich nochmal eine kleine Frage. Und zwar gefällt mir der Strom 
den LTSpice durch die Spule simuliert noch nicht. Eigentlich würde ich 
einen cosinusförmigen Stromverlauf ohne Gleichanteil erwarten. Das 
LTSpice simuliert mir aber einen Stromverlauf, der einen DC-Offset 
enthält und komplett im positiven Bereich verläuft (siehe Anhang).

Wie kann man sich das erklären?

Gruß

[Helmut S. (helmuts)]

1. Chance

Gib der Spule einen Widerstand z. B. 1Ohm.
Rechtsklick auf die Spule
Series Resistance: 1

Dann simuliere. Du siehst dann wie der Einschaltvorgang abklingt.


2. Chance
Nimm Cosinus in V1. Das ist Sinus +90°. Allerdings musst du dann in 
.TRAN uic geben.

.tran 1 uic


Wenn du mit einem Schalter eine Spule/Trafo einschaltest, dann hast du 
im schlimmsten Fall den Nulldurchgang erwischt. Ein Netztrafo hat eher 
4H bis 10H.

[Tobi H. (t0b1)]

kleiner Tip:

Hat jetzt nicht direkt mit deinem Problem zu tun, aber ...
bei Dynamischen Vorgängen, z.b. Einschwingen o.ä, kann es als mal helfen 
den Solver umzustellen, z.b. mit :

>> .options method=gear

oder unter Optionen -> Spice -> Solver

Ich hatte mal das Problem, als ich einen Schaltregler simuliert hatte 
und erst mit dem Gear-Solver kam was gescheites raus.

[stefan (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> 1. Chance
>
> Gib der Spule einen Widerstand z. B. 1Ohm.
> Rechtsklick auf die Spule
> Series Resistance: 1
>
> Dann simuliere. Du siehst dann wie der Einschaltvorgang abklingt.

Danke für den Tipp. Das mit dem Widerstand in Serie funktioniert. Es 
funktioniert aber auch ohne Serienwiderstand. Allerdings muss man dann 
über eine längere Zeit als eine Sekunde simulieren, weil das ganze erst 
nach ca. 6 Sekunden eingeschwungen ist. Mein Problem war also, dass ich 
mir nich klar war, dass da etwas einschwingt.

Warum da etwas einschwingt, wenn man eine ideale Spule nimmt ist mir 
eigentlich immer noch nicht klar. Denn wenn man die Masche über 
Spannungsquelle und Spule legt erhält man ja auch keine gewöhnliche 
Differentialgleichung, sondern: U=L*di/dt => i=1/L * Integral(U dt)

Deswegen erhält man als ergebnis auch keine e-Funktion und somit dürfte 
auch nichts einschwingen.

Gruß

[Helmut S. (helmuts)]

LTspice nimmt 1mOhm als "default"-Serienwiderstand an. Deshalb gibt es 
diese Dämpfung.
Trag mal beim Serienwiderstand 1u ein. Dann siehst du den Unterschied,

[stefan (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> LTspice nimmt 1mOhm als "default"-Serienwiderstand an. Deshalb gibt es
> diese Dämpfung.

Stimmt, das steht ja sogar dran wenn man mit Rechtsklick auf die Spule 
klickt.

Danke für den Hinweis

[stefan (Gast)]

Jetzt habe ich noch einmal eine Unklarheit. Und zwar habe ich mir den 
Strom im eingeschwungenen Zustand jetzt mal noch genauer angeschaut und 
dabei festgestellt dass der Strom einen DC-Offset besitzt. D.h. Seine 
positive Amplitude beträgt 10.81V und seine negative Amplitude -8.14V.

Wie kann man sich das jetzt erklären?

Gruß

[Helmut S. (helmuts)]

> 10.81V
Ampere! 10.81A

Die Eisnchwingzeitkonstante ist

tau = L/R = 100mH/1mOhm = 100s

Also länger simulieren.


Wo ist Rser? In V1 oder in L1?

Hänge mal deine .asc-Datei an.

[stefan (Gast)]

Helmut S. schrieb:
>> 10.81V
> Ampere! 10.81A

Stimmt, das war natürlich falsch.

Helmut S. schrieb:
>> 10.81V
> Ampere! 10.81A
>
> Die Eisnchwingzeitkonstante ist
>
> tau = L/R = 100mH/1mOhm = 100s
>
> Also länger simulieren.

Auch nach 100s Simulationszeit ändert sich nichts am Offset im Strom.

Im Anhang ist mein .asc file.

Gruß

[Helmut S. (helmuts)]

Du musst den maximal erlaubten Zeitschritt in .TRAN verkleinern.

.tran 0 250 0 10u

Die Option zwingt LTspice alle gerechneten Werte zu speichern damit man 
später beim Plotten und Post Processing das genaueste Ergebnis hat.

.options plotwinsize=0 ;data compression off


Es freut mich, dass du Simulationsergebnisse nicht kritiklos übernimmst. 
Es ist immer gut bei Simulationen sich zu überlegen ob das Ergebnis sein 
kann.
Natürlich ist meistens nicht der Simulator/Simulationseinstellungen 
Schuld. Oftmals hat man schlicht eine Schaltung nicht verstanden oder 
einen Fehler im Schaltplan. Das Simulieren hilft auf jeden Fall eine 
Schaltung besser zu verstehen.

[stefan (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Du musst den maximal erlaubten Zeitschritt in .TRAN verkleinern.
>
> .tran 0 250 0 10u

Ich habe vorher nicht bedacht, dass das Tau 100s ist und deshalb der 
strom die Einschwingphase im Strom erst zu 63% beendet war. Mit 
simulation time 250s funktioniert es jetzt richtig. Der erhöhte 
Zeitschritt beschleunigt wohl etwas die Simulationsdauer, es 
funktioniert aber auch mit time step 0.

Helmut S. schrieb:
> Es freut mich, dass du Simulationsergebnisse nicht kritiklos übernimmst.
> Es ist immer gut bei Simulationen sich zu überlegen ob das Ergebnis sein
> kann.

Schön, in diesem Forum mal ein Lob zu bekommen. Diese eigentlich ja sehr 
einfache Schaltung ist ein schönes Beispiel, dass man immer im 
Hinterkopf haben sollte, wie das LTSpice das Simulationsergebnis 
berechnet. Mein Fehler war nämlich anzunehmen dass der Strom bereits 
eingeschwungen ist, weil ich das Tau nicht vorher berechnet hab.

Gruß