Simulation von phasenverschobener Wechselspannung

Um die phasenverschobene Wechselspannung zu simulieren, muss zunächst eine Spannungsquelle platziert werden. Mit einem Rechtsklick auf die Spannungsquelle öffnet sich ein Fenster, in dem diverse Werte eingestellt werden können. Um eine Wechselspannung zu simulieren, muss oben im Fenster erst auf SINE umgestellt werden. Relevant für die Simulation von phasenverschobener Wechselspannung sind die Punkte Amplitude(V), Freq(Hz) und Phi(deg). Unter Amplitude gibt man den Scheitelwert der Spannung an, in einem Wechselstromnetz üblicherweise 325V und die Frequenz (Freq) 50Hz. In einem handelsüblichen Stromnetz sind die Phasen um 120° versetzt, daher muss diese Verschiebung auch hier eingestellt werden. Die erste Spannungsquelle lässt man unberührt, die zweite Spannungsquelle ändert man auf 120° und die dritte ändert man auf 240°. Somit sind die drei Wechselspannungen zu 120° versetzt.

Beispiel:

Abbildung 1: Einstellung zur phasenverschobenen Wechselspannung

Nutzung der Simulationsmethode „Transient“

Die Simulationsmethode „Transient“ nutzt man, um nichtlineare algebraische Differentialgleichungen einer Schaltung zu lösen, z.B. Schwingungen. Hierbei wird vor dem Einschalten immer erst der Arbeitspunkt berechnet.

Um diese Simulationsmethode auszuwählen muss man, nachdem man eine Schaltung gebaut hat, auf Run klicken. Es öffnet sich dann folgendes Fenster.

Abbildung 2: Einstellung der Simulationsmethode Transient

In den oberen Feldern kann man die gewünschten Parameter eingeben oder man gibt es direkt ins untere Feld ein.

Beispiel:

Bei Stop time: 40m erscheint im unteren Feld automatisch .tran 40m.

Um gekehrt funktioniert dies auch.

Aufbau in Stern- und Dreieckschaltung

Den Aufbau der Stern- bzw. Dreieckschaltung kann man in den folgenden Bildern erkennen.

Abbildung 3: Aufbau der Sternschaltung

Abbildung 4: Aufbau der Dreieckschaltung

Netze bezeichnen („Label net“, hier: L1, L2, …)

Um Netze zu bezeichnen, benutzt man die Funktion Label net. Diese ruft man auf, indem man auf dem zu bezeichnenden Pfad mit der rechten Maustaste klickt. In dem geöffneten Fenster findet man die Funktion Label net. Hier kann man das ausgewählte Netz bezeichnen. Nach dem Bestätigen positioniert man die Bezeichnung an dem gewünschten Platz.

Neutralleiterstrom bei symmetrischem und asymmetrischen Verbraucher im Drehstromnetz

Zu betrachten ist die Sternschaltung, Abb.3. Hierbei handelt es sich um einen symmetrischen Verbraucher, da die Widerstände R4, R5 und R6 gleich groß sind. Somit sind die Ströme die durch die Widerstände fließen gleich groß und heben sich durch die Phasenverschiebung im Sternpunkt auf.

Abbildung 5: Ströme beim symmetrischen Verbraucher

Die Ströme I4, I5 und I6 heben sich zu jedem Zeitpunkt auf und resultieren im Strom I7.

Um jetzt einen unsymmetrischen Verbraucher zu simulieren, muss die Schaltung ein bisschen geändert werden. Beispielsweise wurden nun die Widerstände geändert sowie zusätzlich eine Induktivität und Kapazität verbaut.

Abbildung 6: Aufbau der Sternschaltung mit unsymmetrischen Verbrauchern

Und die Ströme haben sich wie folgt geändert.

Abbildung 7: Ströme beim unsymmetrischen Verbraucher

Durch die unterschiedlichen Ströme (I4, I5, I6) ist der resultierende Strom (I7) nicht mehr Null.