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LTSpice simulazione circuito LC

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[41] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentecianfa72 » 25 gen 2021, 16:14

IsidoroKZ ha scritto:Messaggio [37]. Non riesco a capire la differenza fra aggiungere un generatore e sostituire un condensatore con un generatore. Potrebbe aggiungere in entrambi i casi un generatore, tanto un condensatore in parallelo a un generatore ideale di tensione non da` alcun effetto (e si carica al valore iniziale giusto). La differenza pratica e` che la condizione globale impone la tensione su un nodo rispetto al nodo 0 (ground), mentre nella condizione iniziale sul condensatore impone la tensione fra due nodi, che possono essere entrambi diversi da ground.

ok, assumiamo Spice aggiunga sempre un generatore di tensione in parallelo al condensatore per calcolare la soluzione iniziale in DC, a cosa corrisponde il valore di corrente iniziale DC che Spice calcola per il condensatore ? Si tratta di fatto della corrente attraverso la resistenza parallelo che compare nel modello Spice del condensatore stesso ?

IsidoroKZ ha scritto:Messaggio [38]: nel circuito iniziale imponi I(L1)=0 e fai l'analisi in DC. La corrente del generatore, 10A da qualche parte deve passare, non potendo passare attraverso la L per la condizione iniziale, ne' attraverso la capacita`, che in DC e` un circuito aperto, passa attraverso la resistenza parallela di C, che spice ha il buon gusto di mettere, ma vengono fuori tensioni e correnti senza senso (megavolt e megaampere). Se invece metti I(L)=10A, allora dovrebbe andare bene, tranne possibili errori numerici di cancellazione.

Forse non era chiaro ma intendevo in questo caso l'analisi transiente in modalità UIC in cui non viene fatta alcuna analisi iniziale in DC. In particolare mi riferivo al problema delle condizioni inziali non fisiche che mi era stato fatto presente.

Onestamente qui non vedo nessun problema per la condizione iniziale globale I(L)=10A e IC = 0 a livello del condensatore: dovrebbero essere corrette.
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[42] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 26 gen 2021, 4:36

Puoi fare un esempio di un circuito con il calcolo della corrente iniziale in un condensatore? La corrente non e` una variabile di stato del condensatore, quindi a spice non serve per iniziare a integrare le equazioni differenziali.

Se usi uic la corrente iniziale in un condensatore e` sempre nulla, perche' in parallelo c'e` un generatore di tensione (*). Se invece non usi uic ci sono anche i generatori del circuito ed e`possibile che ci sia una corrente continua che in realta` circola nella resistenza parallelo, dando origine a tensioni impossibili.

(*) a meno della minuscola corrente che circola nella resistenza parallela.
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[43] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentecianfa72 » 26 gen 2021, 10:07

IsidoroKZ ha scritto:Puoi fare un esempio di un circuito con il calcolo della corrente iniziale in un condensatore? La corrente non e` una variabile di stato del condensatore, quindi a spice non serve per iniziare a integrare le equazioni differenziali.

Probabilmente non sono riuscito a spiegarmi bene....consideriamo un circuito con almeno un generatore ed un condensatore C tra il nodo x e GND. Impostiamo la condizione iniziale globale per il potenziale del nodo x .ic V(x) = y e chiediamo a Spice di effettuare l'analisi .TRAN senza uic salvando il risultato della simulazione (export dal menu File di LTspice). Il file esportato riporta il valore calcolato per tutte le tensioni/correnti del circuito anche per t=0.

A cosa corrisponde la corrente I(C) al tempo t=0 ? Io ritengo sia il risultato dell'analisi iniziale in DC in cui Spice ha aggiunto un generatore di tensione y tra il nodo x e GND ed I(C) e' la corrente che attraversa il modello del condensatore (ovvero la sua resistenza parallelo). Ovviamente poi tale valore di corrente non verrà utilizzato per integrare le equazioni differenziali in quanto come dici la corrente non e' variabile di stato per il condensatore.

Di fatto mi aspetto che il risultato dell'analisi iniziale in DC della scheda .TRAN senza uic (ovvero l'output dell'export di cui sopra al tempo t=0) sia lo stesso di quello della scheda .OP applicato al medesimo circuito nelle medesime condizioni iniziali.

IsidoroKZ ha scritto:Se usi uic la corrente iniziale in un condensatore e` sempre nulla, perche' in parallelo c'e` un generatore di tensione (*). Se invece non usi uic ci sono anche i generatori del circuito ed e`possibile che ci sia una corrente continua che in realta` circola nella resistenza parallelo, dando origine a tensioni impossibili.

Da quanto ho capito nella simulazione con uic la corrente iniziale attraverso il condensatore non viene calcolata affatto da Spice (come del resto nessuna altra grandezza elettrica iniziale al tempo t=0) ! Quindi non capisco cosa rappresentano i valori riportati per tutte le correnti/tensioni nell'export della simulazione (con uic) al tempo t=0
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[44] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 26 gen 2021, 20:52

Puoi fare lo schema LTspice, simulabile, ed eventualmente allegare il file .asc, dopo averlo zippato?

Per la seconda domanda, potrebbe essere il valore a t=0+?
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[45] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentecianfa72 » 27 gen 2021, 17:14

IsidoroKZ ha scritto:Puoi fare lo schema LTspice, simulabile, ed eventualmente allegare il file .asc, dopo averlo zippato?

Ho aggiunto in allegato lo schema LTspice .asc zippato. Con le condizioni inziali globali impostate per la tensione del nodo 1 rispetto a GND e la corrente attraverso L1, per il calcolo della soluzione iniziale in DC LTspice dovrebbe sostituire il modello dell'induttore (inclusa la resistenza serie Rser da quanto capisco dall'Help di LTspice per la direttiva .ic) con un generatore di corrente da 10A ed aggiungere un generatore di tensione da 1V tra il nodo 1 e GND.

LC_tran.png
simulazione LC tran (no uic)

Il file di export della simulazione .TRAN (no uic) riporta per t=0 una corrente I(C) = 1.000000e-017 che da quanto si diceva e' verosimile sia la corrente attraverso la resistenza parallelo del modello adottato per il condensatore. Tra l'altro i valori esportati per t=0 coincidono con quelli dell'output della scheda .op

IsidoroKZ ha scritto:Per la seconda domanda, potrebbe essere il valore a t=0+?

Ovvero il risultato della integrazione numerica del sistema di equazioni differenziali per un tempo "molto molto piccolo" comunque maggiore di t=0 ?
Allegati
LC_tran.zip
zip con il file .asc
(429 Byte) Scaricato 288 volte
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[46] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentecianfa72 » 3 feb 2021, 22:54

Qualche commento ? grazie
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[47] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 4 feb 2021, 21:24

t=0+ vuol dire il punto iniziale della simulazione, secondo me non fa nessun passetto di integrazione, e` proprio solo il punto da cui parte.
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[48] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentecianfa72 » 5 feb 2021, 13:16

IsidoroKZ ha scritto:t=0+ vuol dire il punto iniziale della simulazione, secondo me non fa nessun passetto di integrazione, e` proprio solo il punto da cui parte.

Allora c'e' qualcosa che ancora non mi e' chiaro...

Ho provato a realizzare con Fidocadj lo schema basato sul metodo di integrazione Backward Euler (BE) per il circuito LC alimentato dal generatore di corrente Ig=10A. Nei quadrati tratteggiati i "companion models Norton-based" per il condensatore e l'induttore nel metodo BE (T e' il time-step utilizzato nell'integrazione)


Abbiamo sinora detto che nella simulazione .TRAN UIC per i componenti reattivi LTspice impiega direttamente le condizioni inziali specificate dall'utente (esplicitamente tramite .IC control line oppure tramite IC= a livello di componente oppure implicitamente nulle). Da quanto capisco se lo schema sopra e' corretto nel caso specifico dovrebbero esser rispettivamente Vc(0) = 1 ed IL(0) = 0

Se ora ripeto la simulazione .TRAN UIC su tale circuito ed esporto l'output su file di testo ecco cosa ottengo per i primi datapoint.

Codice: Seleziona tutto
time   V(1)   I(C1)   I(I1)   I(L1)
0.000000000000000e+000   0.000000e+000   2.000000e-006   1.000000e+001   2.000000e+004
4.882812557061023e-011   7.500489e-001   7.499996e+000   1.000000e+001   5.000000e+003
9.765625114122045e-011   1.000098e+000   9.999990e+000   1.000000e+001   9.866430e-006
1.143694209793894e-007   1.114329e+000   9.987739e+000   1.000000e+001   1.226174e-002
2.286411857076375e-007   1.228302e+000   9.973868e+000   1.000000e+001   2.613174e-002
3.429129504358856e-007   1.342017e+000   9.958380e+000   1.000000e+001   4.161985e-002
4.571847151641338e-007   1.455474e+000   9.941274e+000   1.000000e+001   5.872609e-002
5.714564798923820e-007   1.568673e+000   9.922549e+000   1.000000e+001   7.745044e-002
6.857282446206301e-007   1.681613e+000   9.902207e+000   1.000000e+001   9.779292e-002
8.000000093488779e-007   1.794296e+000   9.880246e+000   1.000000e+001   1.197535e-001
1.600000018697756e-006   2.570489e+000   9.682504e+000   1.000000e+001   3.174965e-001
3.200000037395512e-006   4.030867e+000   9.068311e+000   1.000000e+001   9.316897e-001
6.400000074791024e-006   6.564555e+000   7.245315e+000   1.000000e+001   2.754686e+000
9.900173768655832e-006   8.541990e+000   4.551188e+000   1.000000e+001   5.448812e+000
1.431111887658786e-005   9.576435e+000   5.171162e-001   1.000000e+001   9.482883e+000
1.868152794754351e-005   8.881855e+000   -3.490296e+000   1.000000e+001   1.349030e+001
2.356434044754352e-005   6.265275e+000   -7.213231e+000   1.000000e+001   1.721323e+001
2.779620928602020e-005   2.861333e+000   -9.311755e+000   1.000000e+001   1.931176e+001

Come si vede V(1) = 0 ed I(L) = 20K per il datapoint t=0. Onestamente non riesco a venire a capo nel comprendere a cosa si riferisca realmente quell'output per t=0 :cry:
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[49] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 6 feb 2021, 18:54

Per capire che cosa capita a quel livello di dettaglio vedo solo due possibilita`.

La prima, non tanto buona, e` quella di prendere i sorgenti di Spice, alcuni si trovano in rete, e vedere che cosa fa il programma.

La seconda e` di andare sul forum di LTspice che avevo indicato qualche messaggio fa e di chiedere li`. A quel forum partecipano anche alcuni dei "padri" di LTspice.
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[50] Re: LTSpice simulazione circuito LC

Messaggioda Foto Utentexyz » 7 feb 2021, 13:18

I sorgenti originali di SPICE sono qui:

https://ptolemy.berkeley.edu/projects/e ... /index.htm

Consiglio di prendere quelli di NG-Spice ha molti bug fix sul codice originale:

https://sourceforge.net/p/ngspice/ngspi ... ster/tree/
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