Schaltvorgänge an der Spule simuliert mit PSPICE

Es ist mal wieder Zeit den Simulator anzuwerfen 😉

Es geht nach wie vor um das Ein- und Ausschalten einer Induktivität.

In den Vergangenen Videos haben wir uns die Vorgänge beim Einschalten einer Induktivität und beim Ausschalten einer Induktivität theoretisch angeschaut und die Auswirkungen der einzelnen Bauelementgrößen betrachtet.

Im Videos dieses Artikels möchte ich die Schaltungen einmal in PSPICE aufbauen und simulieren lassen.

In PSPICE kann man das Ein- und Ausschalten gut mit einem zeigesteuerten Schalter machen.

Ich habe den Schalter so konfiguriert, dass es alle 5 ms den Schaltzustand wechselt. Die Spule wird also eingeschaltet, sprich: das Magnetfeld baut sich auf. Anschließend wird der Schalter geöffnet und das Magnetfeld baut sich wieder ab.

Beim Einschalten sieht man sehr schön, wie die Induktionsspannung in Form einer e-Funktion absinkt und den Nullpunkt erreicht, wenn das Magnetfeld voll aufgebaut ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die maximale Stromstärke erreicht, die durch den Vorwiderstand R1 begrenzt wird.

Wenn dieser Strom erreicht ist, ändert sich der Strom nicht mehr. Es wird also auch keine Gegenspannung mehr induziert.

Das Ausschalten ist hier wieder interessanter:

Beim Ausschalten treibt die Spule den Strom weiter und zwar in diesem Beispiel durch einen Widerstand, der 10 mal so groß ist wie der Vorwiderstand, der beim Betrieb den Strom begrenzt hat.

Wenn dieser Strom also nun beim Ausschalten durch einen 10 Mal größeren Widerstand getrieben wird, dann ist die Induktionsspannung beim Ausschalten auch 10 Mal so groß.

Dies kann man in der Simulation sehr schön erkennen.

Wenn der Widerstand auf den gleichen Wert wie der Vorwiderstand verkleinert wird, wird beim Ausschalten eine Spannung induziert, die den gleichen Wert wie die Versorgungsspannung hat.
Auch das sieht man sehr schön in der Simulation.

Im letzten Beispiel nehme ich einmal sehr hohen Widerstand, so dass eine sehr große Spannung induziert wird. In diesem Beispiel hat die Spannungsquelle eine Spannung von 10 V. Die induzierte Spannung beträgt 1 kV.

Bei elektrischen Weidezaungeräten wird übrigens dieses Prinzip verwendet, um kurze aber hohe Spannungsimpulse zu erzeugen.

Das Video zur Simulation von Schaltvorgängen an der Spule mit PSPICE