Simulation der Kondensatorentladung in PSpice


In dem Video dieses Artikels wird die Entladung eines Kondensators analysiert und mit PSpice simuliert.
Auf Kondensatoren können elektrische Ladungen gespeichert werden. Die gespeicherte Ladung bleibt nach der Aufladung des Kondensators auf den Platten und sorgt nach der Formel:

U = Q /C
für eine Spannung zwischen den geladenen Kondensatorplatten.
Erst wenn den gespeicherten Ladungsträgern die Möglichkeit gegeben wird wieder abzufließen verringert sich die gespeicherte Ladung und damit die Spannung an den Kondensatoren.
Eine häufig untersuchte Schaltung ist die Entladung eines Kondensators C über einen Widerstand R.

Aufbau der Schaltung

Mit der Software PSpice kann man eine solche Kondensatorentladung gut simulieren und die einzelnen Vorgänge bei der Entladung betrachten.
Hierzu baut man zunächst im Schaltplaneditor von ORCAD die Schaltung mit einem Kondensator und einem Widerstand auf.
Hinweis: Damit PSPice bei der Simulation rechnen kann darf man nicht vergessen, ein Massesymbol anschließen. Mit Hilfe dieses Massesymbols teilt man PSpice mit, an welchem Punkt das Nullpotential liegt, auf das PSpice alle anderen Potentiale beziehen soll.
Wenn Du beim Aufbau das Massepotential vergessen haben solltest, erhälst Du bei der Simulation eine Fehlermeldung. Das ist nicht weiter schlimm. Du fügst dann einfach Deiner Schaltung das Massepotential hinzu und simulierst noch einmal neu.
Nun kannst Du in den Eigenschaften des Kondensators die Anfangsspannung des Kondensators definieren. Also die Spannung, auf die der Kondensator zu Beginn der Schaltung aufgeladen sein soll.
Unter IC (Initial Condition = Anfangswert) trägst Du diesen Wert ein.

Simulation der Schaltung in PSpice

Nachdem Du die Schaltung aufgebaut hast, erstellst Du das Simulationsprofil für die Transientenanalyse. Denn Du möchtest ja den zeitlichen Verlauf der Kondensatorentladung sehen.
Hierzu legst Du unter New Simulation Profile ein neues Simulationsprofil an, wählt einen sprechenden Namen und wählt in dem sich öffnenden Fenster das Profil „Time Domain (Transient)“ für die Transientenanalyse.

In diesem Fenster kannst Du dann eingestellten, über welchen Zeitraum PSpice simulieren soll.

Bei einer Kondensatorentladung ist bekannt, dass ein Kondensator nach einer Zeit T=5 R C annähernd entladen ist.
Wenn man also eine etwas höhere Zeit einstellt, sieht man die vollständige Kondensatoraufladung.

Anschließend kann man einen Marker an den Punkt setzen, den man aufzeichnen möchte und startet anschließend die Simulation.

Im Probe-Fenster erscheint die Darstellung der Spannung am Kondensator für den gewählten Zeitraum.
Im Video wird die Vorgehensweise noch einmal Schritt für Schritt gezeigt. Wenn Du die Schaltung nicht selbst aufbauen möchtest, findest Du unter folgendem Link die fertig vorbereitete Schaltung zur Kondensatorentladung.

In diesem Artikel findest Du eine Anleitung zum Aufrufen der heruntergeladenen Schaltung in PSpice.

Viel Spaß mit dem Video.


Wolfgang Bengfort

Wolfgang Bengfort (Dipl.-Ing. Elektrotechnik) unterrichtet nach 10-jähriger Berufstätigkeit in der freien Wirtschaft seit 2003 die Fächer Elektrotechnik und Informatik an berufsbildenden Schulen.  Er ist Gründer und Betreiber der Elektrotechnik eLearning Plattformen ET-Tutorials und ET-Akademie.

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