Power Electronics :: Просмотр темы - Измерение индуктивности

Как я понял, тут нельзя задать функцию RMS, поэтому просто разделил напряжение и ток на 1.414.

Здесь индуктивность рассчитывается по формуле: (rms(V(A,C))/rms(I(R2)))/(2*pi*F_V1). Емкость: 1/((rms(V(B,C))/rms(I(R5)))*(2*pi*F_V1)).
Только такой способ нормально заработал - брать RMS (среднеквадратическое) значение текущих напряжений и токов и их использовать в формулах.

Я вот думал поставить 2 датчика тока ACS712 (на 5А) - один последовательно с индуктивностью, другой - с емкостью. И один датчик напряжения параллельно контуру.

Поэтому надо усреднять абсолютную величину напряжения. А попростому говоря - усреднять выпрямленное напряжение.

А как-же точность 1% или лучше?

valvol писал(а):

Пробовал я и так делать: (avg(abs(V(A,C)))/avg(abs(I(R2))))/(2*pi*F_V1), но результат почти один в один с RMS.

WFR писал(а):

Ну вот, допустим, я получил данные от трех датчиков: ток L, ток C и напряжение на контуре (плюс фазовые сдвиги, т.е. 5 измерений), как по этим данным вычисляется индуктивность, емкость и что там еще можно вычислить - добротность?

1. Сначала вычисляем полное сопротивление (импеданс) для индуктивности ZL и ёмкости ZC, разделив величину напряжения на соответствующую величину тока:
ZL = Vk / IL
ZC = Vk / IC
где:
Vk - напряжение на контуре, В;
IL - ток через индуктивность, А;
IC - ток через ёмкость, А.
2. Теперь вычисляем реактивные составляющие этого сопротивления для индуктивности XL и ёмкости XC:
XL = ZL * sin (fiL)
XC = ZC * sin (fiC)
где:
fiL - фазовый сдвиг тока (относительно напряжения) в индуктивности;
fiС - фазовый сдвиг тока (относительно напряжения) в ёмкости.
3. Далее вычисляем активные составляющие полного сопротивления для индуктивности RL и ёмкости RC:
RL = ZL * cos (fiL)
RC = ZC * cos (fiC)
4. Теперь можно разобраться с добротностью индуктивности QL и ёмкости QC:
QL = XL / RL
QC = XC / RC
5. И наконец можно определить конкретные значения индуктивности L и ёмкости C:
L = XL / (2 * pi * F)
C = 1 / (XC * 2 * pi * F)
где F - частота измерительного переменного напряжения Vk.

Ну, добротность понятно почему такая низкая...

Из-за R9. Получается, что активное сопротивление катушки равно 1000.9 Ом (R8 + R9).

Автор:	valvol [ 25-11, 16:28 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Я использую LTspice IV. Элемент zoh находится в моей библиотеке функциональных блоков. http://valvolodin.narod.ru/soft/fblocks.zip

Автор:	WFR [ 25-11, 17:14 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Да, теперь все заработало, только непонятно ничего. Без описания, что тут для чего и что выводится на график, для меня это все непонятно.

Автор:	valvol [ 25-11, 23:10 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Блоки zoh используются для выборки амплитудных значений напряжения и токов. V(v1_peak)/V(ic_peak) - ZC V(v1_peak)/V(il_peak) - ZL

Автор:	WFR [ 26-11, 17:47 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Я тут пробую все-таки через формулы на графиках все это рассчитать. В Микрокапе имею такую картинку: В схемы я добавил паразитные параметры для L и C. Источник V2 изменяет индуктивность от 7 до 10 мГн. Здесь индуктивность рассчитывается по формуле: (rms(V(A,C))/rms(I(R2)))/(2piF_V1). Емкость: 1/((rms(V(B,C))/rms(I(R5)))(2pi*F_V1)). Только такой способ нормально заработал - брать RMS (среднеквадратическое) значение текущих напряжений и токов и их использовать в формулах. Но так определять индуктивность не годится, очень медленно это происходит. Целая секунда на то, чтобы кривая доросла до 10 мГн (и то там чуть меньше), а за вторую секунду она не упала до 7 мГн, а только до 8. А в LTSpice имею вот такую картинку: Источник V2 изменяет индуктивность от 7 до 10 мГн Как я понял, тут нельзя задать функцию RMS, поэтому просто разделил напряжение и ток на 1.414. Но результат вообще никакой, значения L и C получаются и отрицательные и на порядок-два больше заданных в схеме. Модель LTSpice: https://yadi.sk/d/FLwEjOM7Bm9ovg

Автор:	valvol [ 26-11, 19:42 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Эта задача для практического решения или достаточно решить её в симуляторе? Т.е. результаты симуляции должны позднее использоваться на практике? WFR писал(а): Как я понял, тут нельзя задать функцию RMS, поэтому просто разделил напряжение и ток на 1.414. В LTspice можно делать многое.

Power Electronics http://valvol.ru/

Измерение индуктивности http://valvol.ru/topic2686.html	Страница 4 из 8

Автор:	WFR [ 26-11, 20:11 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Да, мне нужно это применить на практике, в реальной схеме.

Автор:	WFR [ 27-11, 13:01 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Я вот думал поставить 2 датчика тока ACS712 (на 5А) - один последовательно с индуктивностью, другой - с емкостью. И один датчик напряжения параллельно контуру. Эти три измерения потом передать на микроконтроллер (на АЦП), синхронизировать и передать на компьютер по USB. А на ПК уже потом можно делать расчеты параметров этого контура в реальном времени. Диапазон измерения у ACS712 от -5 А до 5 A. Чувствительность: 185 мВ/А. Маловато, конечно, но ничего другого не нашел. Вот в симуляторе хотел все это проверить - подходит, не подходит, и потом уже собирать в реале. Т.е. нужно смоделировать такие датчики.

Автор:	valvol [ 27-11, 13:19 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
WFR писал(а): Здесь индуктивность рассчитывается по формуле: (rms(V(A,C))/rms(I(R2)))/(2piF_V1). Емкость: 1/((rms(V(B,C))/rms(I(R5)))(2pi*F_V1)). Только такой способ нормально заработал - брать RMS (среднеквадратическое) значение текущих напряжений и токов и их использовать в формулах. Можно использовать среднее значение. Правда среднее значение от переменного напряжения равно 0. Поэтому надо усреднять абсолютную величину напряжения. А попростому говоря - усреднять выпрямленное напряжение. WFR писал(а): Я вот думал поставить 2 датчика тока ACS712 (на 5А) - один последовательно с индуктивностью, другой - с емкостью. И один датчик напряжения параллельно контуру. А как-же точность 1% или лучше? К тому же на выходе такого датчика будет всеравно сигнал переменного напряжения. Только смещенный в область положительных значений. Ток можно измерять при помощи шунта. Действующее значение измерять не обязательно, достаточно среднего выпрямленного, которое запросто получается при помощи аналогового выпрямления и обычной фильтрации. Правда фильтрация накладывает некоторые ограничения на быстродействие измерительной схемы. При необходимости можно усреднять сигнал с помощью какого-то быстрого микроконтроллера.

Автор:	WFR [ 27-11, 13:41 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
valvol писал(а): Поэтому надо усреднять абсолютную величину напряжения. А попростому говоря - усреднять выпрямленное напряжение. Пробовал я и так делать: (avg(abs(V(A,C)))/avg(abs(I(R2))))/(2piF_V1), но результат почти один в один с RMS. valvol писал(а): А как-же точность 1% или лучше? Ну, что смог найти из доступного. Это пока просто идея; какой конкретно датчик использовать я еще не знаю. Хочется же калиброванный, чтоб хотя бы он выдавал точные значения. Можно и трансформатор тока на кольце + ОУ. Но его надо калибровать. ACS712 - это тот же шунт с неплохими параметрами. Может быть, на контур подать более высокое напряжение для повышения тока и чувствительности датчика (задействования всего диапазона от -5 А до 5 A)? ▪ 5 µs output rise time in response to step input current ▪ 50 kHz bandwidth ▪ Total output error 1.5% at TA = 25°C, and 4% at –40°C to 85°C ▪ 1.2 mΩ internal conductor resistance

Автор:	valvol [ 27-11, 14:46 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
WFR писал(а): valvol писал(а): Поэтому надо усреднять абсолютную величину напряжения. А попростому говоря - усреднять выпрямленное напряжение. Пробовал я и так делать: (avg(abs(V(A,C)))/avg(abs(I(R2))))/(2piF_V1), но результат почти один в один с RMS. И хорошо. Зато среднее значение найти гораздо проще, чем действующее. Достаточно суммирования (интегрирования) и не надо ничего возводить в квадрат, делить и извлекать корень.

Автор:	WFR [ 27-11, 16:03 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Меня больше всего беспокоит, что напряжение и ток в цепи индуктивности стабилизируется не сразу, а спустя где-то 100 мс. Это сводит на нет всю идею. Нужна частота выборок не меньше 15 кГц, а это 67 мкс. А за такое время даже в цепи емкости напряжение не успевает стабилизироваться, хотя там оно устаканивается намного быстрее. Хотя, соотношения напряжения и тока через 3 мкс и через 150 мс практически одинаковые. Так что, может это и не так страшно.

Автор:	WFR [ 21-03, 16:33 ]
Заголовок сообщения:	Измерение индуктивности
valvol писал(а): WFR писал(а): Ну вот, допустим, я получил данные от трех датчиков: ток L, ток C и напряжение на контуре (плюс фазовые сдвиги, т.е. 5 измерений), как по этим данным вычисляется индуктивность, емкость и что там еще можно вычислить - добротность? 1. Сначала вычисляем полное сопротивление (импеданс) для индуктивности ZL и ёмкости ZC, разделив величину напряжения на соответствующую величину тока: ZL = Vk / IL ZC = Vk / IC где: Vk - напряжение на контуре, В; IL - ток через индуктивность, А; IC - ток через ёмкость, А. 2. Теперь вычисляем реактивные составляющие этого сопротивления для индуктивности XL и ёмкости XC: XL = ZL * sin (fiL) XC = ZC * sin (fiC) где: fiL - фазовый сдвиг тока (относительно напряжения) в индуктивности; fiС - фазовый сдвиг тока (относительно напряжения) в ёмкости. 3. Далее вычисляем активные составляющие полного сопротивления для индуктивности RL и ёмкости RC: RL = ZL * cos (fiL) RC = ZC * cos (fiC) 4. Теперь можно разобраться с добротностью индуктивности QL и ёмкости QC: QL = XL / RL QC = XC / RC 5. И наконец можно определить конкретные значения индуктивности L и ёмкости C: L = XL / (2 * pi * F) C = 1 / (XC * 2 * pi * F) где F - частота измерительного переменного напряжения Vk. Не получается у меня определить индуктивность катушки. Сделал генератор синуса с переключающимися частотами, а на 120 Гц и 1 кГц я могу еще проверить прибором Е7-22. Получается так: Е7-22 (120 Гц) L = 10.978 мГн, Q = 5.498. Моим генератором (120 Гц): L = 8.910 мГн, Q = 0.006787. Е7-22 (1 кГц) L = 8.926 мГн, Q = 5.483. Моим генератором (1 кГц): L = 9.146 мГн, Q = 0.05788. Ну, добротность понятно почему такая низкая, а вот с индуктивностью непонятно. Да и E7-22 показывает разные L. Проверил самодельным генератором на других частотах: (2 кГц): L = 8.532 мГн, Q = 0.1066. (5 кГц): L = 7.453 мГн, Q = 0.2269. (10 кГц): L = 6.428 мГн, Q = 0.3779. (15 кГц): L = 6.103 мГн, Q = 0.5275. (20 кГц): L = 5.961 мГн, Q = 0.6797. (25 кГц): L = 5.831 мГн, Q = 0.8208. (30 кГц): L = 5.777 мГн, Q = 0.9662. Индуктивность понижается с ростом частоты. В симуляторе я могу задать L и измерять ток через нее, тогда получаю расчетом точное значение, но в реале я не могу измерить ток только через L. Ставлю добавочное сопротивление R9 в 1 кОм, чтоб осциллографом нормально увидеть амплитуду. И еще я не знаю собственную емкость катушки и как ее учитывать. И что делать?

Автор:	valvol [ 21-03, 19:58 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
WFR писал(а): Ну, добротность понятно почему такая низкая... Почему?

Автор:	WFR [ 21-03, 21:24 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
Из-за R9. Получается, что активное сопротивление катушки равно 1000.9 Ом (R8 + R9).

Страница 4 из 8	Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group http://www.phpbb.com/

Автор:	valvol [ 21-03, 23:03 ]
Заголовок сообщения:	Re: Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих
WFR писал(а): Из-за R9. Получается, что активное сопротивление катушки равно 1000.9 Ом (R8 + R9). Поэтому все считается не правильно. R9 не надо учитывать.