Hi :) Ich habe eine Drossel vor mir liegen, welche aussieht, wie auf dem Symbolbild aus dem Anhang. Hat 2 Anschlüsse, also eine Wicklung. Habe leider nur folgende Informationen dazu: "Drossel E25/13/7, 630Wdg/0,25mm, Luftspalt 1,0mm" Weiters hätte ich noch ein LCR-Meter und einen VNA zum Messen zur Hand. Wie kann ich diese Drossel mit halbwegs realen Eigenschaften möglichst einfach in Tina oder LT-Spice einbinden? Um ehrlich zu sein, hab ich nicht wirklich eine Ahnung, wie ich mir als "Simulations-Anfänger" für diese Drossel ein passendes Spice Modell erstellen kann. Es würde mich sehr freuen, wenn jemand einnen nützlichen Ratschlag für mich hat :) Lg oz
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Kommt darauf an, wie genau das Modell sein soll. Was willst Du denn damit simulieren? Du kannst ja Rs, Ls und Cp bestimmen und als Modell ablegen....
oz schrieb: > Habe leider nur folgende Informationen dazu: > "Drossel E25/13/7, 630Wdg/0,25mm, Luftspalt 1,0mm" Kein Aufdruck, der auf einen Hersteller verweist? > Weiters hätte ich noch ein LCR-Meter Damit kann man schon einiges anfangen, wenn es nicht gar zu ungenau in den benötigten Messbereichen ist. Tatsächlich einmal alles messen: L,C und R, damit hast du eigentlich schon fast alles, um die Drossel halbwegs brauchbar zu simulieren. Um das umzusetzen, fügst du einfache eine Spule in ein LTSpice-Schema ein, machst einen Rechtsklick drauf und trägst die drei gemessenen Werte bei "Inductance", "Series Resistance" und "Parallel Capacitance" ein. Rauszufinden, welcher Messwert in welches der drei Felder rein muss, überlasse ich einfach mal deiner Eigenintelligenz. Notfalls hilft ein Wörterbuch oder der Google Translator... Übrigens: Für das "Peak Current"-Feld könnte man immerhin noch eine plausible Näherung finden, selbst ohne weitere Angaben zum Kernmaterial. Die Idee ist: der Hersteller wird den Kupferquerschnitt sicherlich so klein wie möglich gemacht haben, aber groß genug, um zverlässig den Strom durchzulassen, bei dem der Kern auf seine maximale Flußdichte erreicht. Im vorliegenden Fall würde ich mal ganz konservative 0,5A ansetzen, damit dürftest du auf jeden Fall auf der sicheren Seite sein. Was mehr geht, kann man nur in einem realen Versuchsaufbau ermitteln oder halt, indem man dem Spulenhersteller die Kerndaten aus dem Kreuz leiert...
oz schrieb: > Habe leider nur folgende Informationen dazu: > "Drossel E25/13/7, 630Wdg/0,25mm, Luftspalt 1,0mm" > Weiters hätte ich noch ein LCR-Meter und einen VNA zum Messen zur Hand. Alter Hase schrieb: > Du kannst ja Rs, Ls und Cp bestimmen und als Modell ablegen.... Bei einem ein Modell in LTspice könnte Dir das Tutorial von Gunthard Kraus helfen. http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/LTSpice%20_Tutorial_2017.pdf Es geht auf Seite 59 mit "8.2.1. Ein idealer Trafo muss her!" los. Du brauchst ja nur eine Drossel, dann wäre noch einfacher. Wie "Alter Hase" schon bemerkte, Rs, Ls und Cp kannst Du mit Deinen Meßgeräten ja bestimmen. Etwas komplizierter wird es, wenn Kernverluste noch mit berücksichtigt werden sollen. Dazu findest Du im Buch "Simulation in LTspice IV" einiges was Würth Elektronik beigesteuert hat. Sollte die Drossel von Würth sein, so bieten die in der Regel auch ein Simulationsmodell für LTspice an. mfg klaus
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Messe mit dem VNA die Impedanz über die Frequenz. Das machen die Hersteller von Spulen und Beads genau so. Hab das selber schon gesehen. Die Impedanzkurve beginnt bei tiefen Frequenzen mit dem Serienwiderstand Rs. Dann steigt die Impedanz proportional mit 2*pi*f*L. Irgendwann steigt sie schneller an bis zu einem Maximalwert bei der Resonanzfrequenz f0. Das ergibt den Parallelwiderstand Rp parallel zu L. Außerdem kannst du mit der Formel C=1/(2*pi*f0)^2*L) die Parallelkapazität berechnen. Wenn man Zeit und Muse hat, dann kann man noch durch leichte Variation der berechneten Werte das Modell verbessern (fitten). /---Rp---\ o---Rs--o---L----o----o \---C----/
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Danke für eure Antworten ;) An das Erstellen eines Ersatzschaltbildes mit Rs, Ls und Cp hab ich auch schon gedacht. Mein LCR Meter kann bei 5 verschiedenen Frequenzen messen und bei jeder Frequenz kommen andere Werte raus - wie mache ich aus sowas dann sinnvoll ein Ersatzschaltbild? Folgende Werte hab ich gemessen: 100Hz: L= 38,52 mH C= 65,75 µF R= 10,12 Ω Z= 26,22 Ω 120Hz: L= 38,59 mH C= 45,21 µF R= 10,11 Ω Z= 30,92 Ω 1kHz: L= 38,50 mH C= 657,8 nF R= 10,25 Ω Z= 242,1 Ω 10kHz: L= 38,73 mH C= 6,544 nF R= 22,47 Ω Z= 2,430 kΩ 100kHz: L= 202,4 mH C= 12,68 pF R= 5,421 kΩ Z= 126,5 kΩ Die Spule scheint eher kundenspezifisch gefertigt zu sein, also nichts was man fertig so bei bekannten Herstellern kaufen könnte. Mit dem VNA wäre es wohl die simpelste/genaueste Lösung gewesen, hat sich aber leider erübrigt. Der kann nur oberen MHz bis GHz Bereich messen. Zur Genauigkeit: das Modell braucht nicht perfekt genau sein, es reicht wenn es sich in der Simulation zumindest ähnlich wie in real verhält. Im wesentlichen möchte ich in einer kleinen Schaltung den Stromfluss bei anlegen einer PWM an die Spule mit unterschiedlichem DutyCycle simulieren. PWM Frequenzen sind auch unterschiedlich und liegen im Bereich von im Bereich von 3kHz bis 30kHz. Lg
oz schrieb: > 100Hz: > L= 38,52 mH > C= 65,75 µF > R= 10,12 Ω > Z= 26,22 Ω Bist du sicher, dass das LCR-Meter nicht C=-65,75µF anzeigt? Bei einer Frequenz kann der LCR-Meter nur den Wirkwiderstand und den Blindwiderstand bestimmen. Den Wikwiderstand zeigt es als R an. Den Blindwiderstand rechnet es über die Frequenz in L bzw. in C um. j*2*pi*100Hz*38,52mH =j*24,21 Ohm = -j / (2*pi*100Hz*(-65,75µF)) Der C-Wert ist also nicht die Wicklungskapazität, sondern es ist die Induktivität der Spule umgerechnet in eine "negative Kapazität". Um die Wicklungskapazität C_w zu bestimmen wäre die Resonanzfrequenz das einfachste. Da dein LCR-Messgerät die nicht bestimmt kannst du stattdessen C_w bestimmen indem du betrachtest, wie sich die Kapazität auf die effektive Induktivität auswirkt: ein L von 38,5mH parallel zur Wicklungskapazität ergeben bei 100kHz einen Blindwiderstand, der einer effektiven Kapazität L_eff=202,4mH entspricht. Also: 1/(j*2*pi*100kHz*38,5mH) + j*2*pi*100kHz*C_w = 1/(j*2*pi*100kHz*202,4mH) Auflösen liefert C_w = 53,2pF. (Theoretisch könnte die Rechnung auch falsch sein, wenn wir uns bei 100kHz schon oberhalb der Resonanzfrequenz befinden. Achte auch bei der Messung auf das Vorzeichen von L und C). L_s und L_p kann ich aus den Messwerten nicht getrennt bestimmten. Ich würde an deiner Stelle statt des von Helmut vorgeschlagenen Ersatzschaltbilds ein etwas einfacheres ESB ansetzen (R in Serie mit L und C parallel zu beiden) und für R den Wert deiner ersten Messung nehmen (10,2Ohm). Damit hast du zumindest die Resonanzeffekte in R mit berücksichtigt. Wenn die Größen auch noch zusätzlich frequenzabhängig sein sollten (z.B. weil die Kernverluste mit der Frequenz ansteigen) kannst du das nicht abbilden, aber mehr geben die Messwerte imho nicht her. oz schrieb: > Zur Genauigkeit: das Modell braucht nicht perfekt genau sein, es reicht > wenn es sich in der Simulation zumindest ähnlich wie in real verhält Na: dann wird es schon halbwegs passen.
Ein C mit uF ist bestimmt um Dekaden zu hoch. Ich schätze da auf ein paar hundert pF bis 1nF. Nimm einen Sinus-Generator + 1kOhm Serienwiderstand, Spule nach Masse. Messe mit einem 10:1 Tastkopf an der Spule die Spannung. Dann die Frequenz hochdrehen bis die Spannung maximal wird. das ist die Resonanzfrequenz f0. w0=2*pi*f0 C = 1/((w0)^2*L)
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Helmut S. schrieb: > Ein C mit uF ist bestimmt um Dekaden zu hoch. wie oben schon geschrieben: Achim S. schrieb: > Der C-Wert ist also nicht die Wicklungskapazität, sondern es ist die > Induktivität der Spule umgerechnet in eine "negative Kapazität". 38mF haben bei 100 Ohm einen Blindwiderstand von j*24Ohm. 65,75µF haben bei 100 Ohm einen Blindwiderstand von -j*24Ohm. Das Messgerät misst bei einer festen Frequenz jeweils nur den Blindwiderstand. Wenn man diesen Blindwiderstand als C ausgegeben haben will, dann zeigt es halt die Kapazität von 65µF an (und zeigt hoffentlich noch ein negatives Vorzeichen dazu als Hinweis, dass man sich eine Induktivität fälschlicherweise als Kapazität anzeigen lässt). Wie sich Blindwiderstand aus Spuleninduktivität und Wicklungskapazität zusammensetzt, kann aus der Messung bei einer einzigen Frequenz nicht bestimmt werden. Wenn man die Werte von verschiedenen Frequenzen (100Hz und 100kHz) kombiniert, kommt man auf die oben berechneten 38mH // 53pF kommen.
Danke für die weiteren hilfreichen Antworten ;) Ja bei der Kapazität hatte das LCR Meter tatsächlich ein negatives Vorzeichen angezeigt, welchem ich fälschlicher weiße keine Beachtung geschenkt habe. Danke für den Hinweis ;) Ich habe jetzt mit einem Funktionsgenerator und einem Oszi die Resonanzfrequenz ermittelt, Versuchsaufbau wie im Anhang zu sehen. Zusätzlich habe ich mit einem zweiten Kanal direkt am Funktionsgenerator gemessen, um die Phasenlage zu ermitteln. Bei 100,6kHz war die geringste Dämpfung und keine Phasenverschiebung. Nun hab ich die Kapazität im Ersatzschaltbild der Spule so weit angepasst, dass auch laut Simulation die kleinste Dämpfung und der Phasen-Nulldurchgang bei 100,6kHz liegen. Das hab ich mit Cp=64pF erreicht. Die Dämpfung der realen Spule liegt jedoch selbst am geringsten Punkt bei etwa -0,3dB (6,777Vrms vor dem Vorwiderstand und 6,538Vrms danach). Ich nehme mal an, das ist dann Kernverlusten oder anderen Effekten zuzuschreiben? Meint ihr, hab ich damit jetzt ein halbwegs brauchbares Simulationsmodell beisammen? Wie gesagt, es geht jetzt nicht um Hochpräzisionsanwendungen... aber es sollte halt so genau sein, wie es mit überschaubaren Aufwand möglich ist. Lg
oz schrieb: > Ich habe jetzt mit einem Funktionsgenerator und einem Oszi die > Resonanzfrequenz ermittelt, Versuchsaufbau wie im Anhang zu sehen. > Zusätzlich habe ich mit einem zweiten Kanal direkt am Funktionsgenerator > gemessen, um die Phasenlage zu ermitteln. > Bei 100,6kHz war die geringste Dämpfung und keine Phasenverschiebung. Ok. Für den genauen Wert der Wicklungskapazität denke dran, dass sich bei der Messung die Kapazität deines Oszi-Tastkopfs zur Wicklungskapazität dazuaddiert hat. Hat dein Tastteiler vielleicht ~10pF? Dann ist die eigentliche Wicklungskapazität der Spule wieder im Bereich 53pF (also bei dem Wert, der auch aus den LCR-Messungen herauskam).
Danke für den Hinweis, daran hab ich nicht gedacht. Auf dem Tastkopf steht: 10:1 probe 10MΩ//15pf for 1MΩ//9-17pf Dann würden die von dir berechneten 53pF also eh eh ca. passen? Lg
Ich habe versucht nach dem selben Prinzip wie schon zuvor (mit Funktionsgenerator und Oszi) die Resonanzfrequenz eines Magnetventiles zu ermitteln. Die Messschaltung ist wie in der Simulation zu sehen aufgebaut. Die 15p Kondensatoren sollen dabei die Kapazität der Tastköpfe darstellen. Bei 642kHz (Sinus) war am Oszi die geringste Dämpfung zu sehen und das Signal vor und nach dem 100k Widerstand war phasengleich. (Amplitude bei 642kHz vor/nach dem Widerstand: 12V/770mV) Wenn ich die Schaltung so simuliere (Cp noch mit 0pF angenommen), erhalte ich eine Resonanzfrequenz von 260kHz, sobald ich die parallele Kapazität erhöhe, sinkt die Resonanzfrequenz noch weiter. Was ist da falsch? Würd mich freuen, wenn mir da jemand ein bisschen auf die Sprünge helfen kann. Gleichstromwiderstand (mit Multimeter gemessen) ist 12,37 Ohm und hier die Messwerte vom LRC Meter: 100Hz: L= 25,10 mH C= -100.92 µF R= 14,93 Ω Z= 21,71 Ω 120Hz: L= 24,95 mH C= -69,94 µF R= 15,79 Ω Z= 24,62 Ω 1kHz: L= 14,19 mH C= -1784 nF R= 71,75 Ω Z= 114,5 Ω 10kHz: L= 3,714 mH C= -68,32 nF R= 224,8 Ω Z= 322,6 Ω 100kHz: L= 1537 µH C= -1673 pF R= 725 Ω Z= 1204 Ω Lg
oz schrieb: > Was ist da falsch? Deine ersten Messungen hast du mit einer Spule mit Ferrit-Kern gemacht. Das Material behält seine magnetischen Eigenschaften über den betrachteten Frequenzbereich halbwegs. Die Frequenzabhängigkeit der gemessenen Größen kam dort primär durch das Wechselspiel von Spuleninduktivität und Wicklungskapazität. Jetzt misst du an einem Magnetventil, das wohl einen Kern aus Eisen hat. Dort gibt es völlig andere Effekte, wenn du die Frequenz variierst. Während wir beim Ferrit L und C als halbwegs konstant ansehen konnten (und die Messwerte variierten, weil L und C sich bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich stark auswirken) werden jetzt alle Größen von sich alleine schon frequenzabhängig. Ein wichtiger Faktor dabei sind die Wirbelströme im Eisen (die du im Ferrit nicht hattest). Die sorgen dafür, dass beim Eisen bei höheren Frequenzen die Verluste stark ansteigen. Und sie sorgen dafür, dass beim Eisen die Verstärkung des Magentfelds bei höheren Frequenzen in die Knie geht. Bei 100Hz durchdringt das Magnetfeld den Eisenkern noch viel besser als bei 100kHz (die Eindringtiefe des Felds unterscheidet sich um Faktor Wurzel(1000)=30). Bei dieser Materialkonstellation und bei diesem Frequenzbereich darfst du also nichs mehr als konstant ansetzen: vor allem L und R in deiner Simulation werden selbst frequenzabhängig (was beim Ferritkern im betrachteten Frequenzbereich noch vernachlässigbar war).
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