Eine Frage zur Blindleistung durch einen Kondensator in LTspice

Bevor ich die Frage stelle, möchte ich die Annahme schreiben, die ich für das Leistungskonzept in passiven Schaltungen mache. Soweit ich weiß, ist die Verlustleistung in einem RLC-Kreis die Wirkleistung, die eigentlich nur über den Widerstand R abgeführt wird. Die Leistung durch die L- und C-Komponenten ist mit Blindleistung verbunden, was bedeutet, dass sie im Durchschnitt keine Leistung abführen, sie absorbieren und geben die Energie kontinuierlich an den Kreislauf zurück.

Wenn das oben Gesagte zutrifft, dann gehe ich davon aus, dass eine Simulation die durchschnittliche Leistung durch eine Induktivität oder einen Kondensator als Null anzeigen sollte.

Hier ist eine Simulation für den Induktorfall, bei dem der Eingang ein periodischer Impuls ist (das Diagramm zeigt die Leistung durch den Induktor):

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Es scheint, dass das Integral des obigen Diagramms mit der Zeit Null ist.

Aber unten im Kondensatorfall bekomme ich nicht die erwartete Handlung:

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In diesem Fall ist das Integral des obigen Potenzdiagramms über die Zeit ungleich Null. Und es nimmt zu.

Warum ist in dieser LTspice-Simulation im Kondensatorfall die durchschnittliche Leistung ungleich Null, anders als im Induktorfall?

BEARBEITEN : Unten ist das als Anfrage abgefragte Eingangssignal:

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Hier sind die Einstellungen:

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Bearbeiten 2: Hier bei Sinuseingang:

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Bearbeiten 3:

Kondensatorleistung vom Anfang bis zum stationären Zustand (Quelle ist wieder Impuls):

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Und ein Zoom-Ausschnitt aus dem stationären Zustand:

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Und hier unten die Kondensatorleistung in mW (blaue Linie) und ihr Integral (grüne Linie) für die ersten 500 Sekunden:

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Wie Sie sehen, geht das Integral zu einer Konstante über, die anzeigt, dass der Kondensator nach einer bestimmten Anzahl von Sekunden keine Energie mehr aus dem Stromkreis saugt.

Wird die Energie am Anfang als dissipiert oder gespeichert bezeichnet? Mit anderen Worten, ist die Leistung am Anfang aktiv oder reaktiv?

Was ist dein Eingangssignal? Hat dies ein anderes Ergebnis bei einer Eingangswellenform ohne DC-Anteil (Sinuswelle, ± 1 V Rechteckwelle)?
Nein, das Eingangssignal ist Impuls IMPULS (0 1 0 0,00001 0,00001 0,001 0,002), dh 500 Hz mit %50 Arbeitszyklus 1 V in EIN-Zeit, 0 V in AUS-Zeit.
Wie berechnest du "Macht"
@Chu Wenn Sie den Mauszeiger in LTspice mit AltGr auf die Komponente bewegen, wird I * V (aktuelle X-Spannung über der Komponente) dargestellt. Ich plane so.
@ user16307 Bitte posten Sie Ihre Eingangswellenform zum Vergleich. Bitte versuchen Sie auch, ein Signal mit einem DC-Mittelwert von Null zu verwenden.
@ user2943160 Ich habe das Diagramm des Eingangssignals hinzugefügt, siehe Bearbeitung. Ich verwende Impuls und DC-Offset ist auf Null gesetzt.
@ user2943160 Ich habe auch die Einstellungen für das Quelleneingangssignal hinzugefügt
@ user16307 Was macht ein Sinuswelleneingang? Danke für die Veröffentlichung der Rechteckwelleneinstellungen. Ihre Rechteckwelle hat jedoch einen durchschnittlichen DC-Wert von 0,5 V.
@ user2943160 Es gibt keine Sinuswelle, es ist nur das Symbol des Signalgenerators. Übrigens, ja, der Impuls hat im Durchschnitt 0,5 V, aber was hat das mit der Blindleistung des Kondensators zu tun? Ich meine, Induktivität und Kondensator sollten unabhängig vom Signal keine Leistung verbrauchen, oder? (solange wir eine periodische Quelle haben)
@ user16307 Ich habe Sie gebeten, die Simulation auch mit einer Sinuswelle auszuführen. Außerdem, wie von Chu gefragt, wie wird die "Leistung" über eine reaktive Komponente berechnet?
@ user2943160 Siehe Bearbeiten 2. Im Sinusfall mit gleicher Frequenz. Der Kondensator verhält sich wie vorhergesagt, die durchschnittliche Leistung über ihm ist Null, wie Sie im Diagramm sehen. Leistung ist I * Spannung am Kondensator. LTspice stellt es so dar.
Die Impulsfolge ist immer positiv, also lädt sie den Kondensator auf, dh der Kondensator speichert Energie. Energie ist das Integral der Kraft.
1. Ich habe kürzlich herausgefunden, dass Induktivitäten in LTSpice standardmäßig einen Widerstand ungleich Null haben. Sie müssen den Induktorwiderstand explizit auf 0 setzen, wenn Sie einen perfekten Induktor wünschen. 2. Simulatoren sind nicht perfekt, und die numerische Integration muss sehr sorgfältig durchgeführt werden, um sie richtig zu machen.
3. Sie zeigen nicht einmal, wo Sie die durchschnittliche Leistung berechnet haben.
@ThePhoton können Sie anhand des Diagramms sehen, dass die Leistung für die Obergrenze mit der Zeit zunimmt, Sie müssen nicht berechnen, um zu sehen, dass sie nicht Null ist.
Bitte sehen Sie sich meine Änderungen und die Frage unten an, danke.

Antworten (2)

Was Sie meiner Meinung nach sehen, ist der Beginn einer Exponentialfunktion, bei der sich der Kondensator auflädt. Die Zeitkonstante beträgt 22 s und die Impulsdauer ist im Vergleich dazu sehr kurz, sodass Sie nur die frühen Stadien der Exponentialfunktion sehen.

Beim Laden eines Kondensators fließt Energie hinein, aber die resultierende Energie wird gespeichert und nicht verbraucht.

Ich weiß nicht, warum es keine Entladungskurve gibt; Es kann sich lohnen, die Impulsfrequenz erheblich zu verringern, damit wir sehen können, was im Zeitrahmen der Zeitkonstante passiert. Die Integrationsabtastzeit kann ebenfalls ein Faktor sein.

Ich denke, Sie haben absolut Recht. Ich habe meine Frage bearbeitet. Bitte siehe Bearbeiten 3. Nachdem der Stromkreis einen stabilen Zustand erreicht hat, wird die durchschnittliche Leistung des Kondensators immer Null. Aber am Anfang sind die Dinge nicht periodisch und nicht stetig. Während des Übergangs lädt es sich exponentiell auf und absorbiert Energie aus dem Stromkreis. Das sehen wir als Nicht-Null-Macht. Tatsächlich wird diese Leistung in Form gespeicherter Ladungen nicht wie im Widerstand als Wärme dissipiert. Es ist immer noch ein Teil der Gesamtenergie des Kreislaufs. Sollten wir diesen Leistungsteil als dissipierte Wirkleistung oder Blindleistung betrachten?

Der Generatorausgang kann in zwei Komponenten aufgeteilt werden: DC 0,5 V und Rechteckwelle ohne DC. Wir sehen also eine Überlagerung von zwei Prozessen: langsames Aufladen des Kondensators (auf 0,5 V Gleichspannung) und schnelle Oszillationen. Daher entspricht die positive mittlere Leistung (Wirkleistung) dieser Aufladung. Wenn der Generator irgendwann bei 0 V stoppt, sehen wir einen negativen Stromverbrauch, der der Kondensatorentladung entspricht.

Eine Frage zur Blindleistung durch einen Kondensator in LTspice
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