1)当独立电压源作用时:
图3—4
2)当独立电流源作用时:
图3—5
3)当二者共同作用时:
图3—6
仿真实验符合电路叠加定理,即验证了叠加定理的正确性,而且,仿真实验中得到的值
与理论计算值完全相等,可认为误差接近零。
四、 实验注意事项
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1)在仿真实验中,要注意右上角的开关按钮,在每次改动时,要关闭开关。
2)要正确理解独立的含义。当独立电压源作用时,电流源断路;当独立电流源作用时,电压源短路。并且当含有受控源时,受控源不能独立作用,始终保持在电路中。 3)叠加时,要注意电压或电流的方向,一致取正号,相反取负号。 4)叠加定理只适用于线性电路求电压和电流,不适用于非线性电路。
五.仿真小结
叠加定理是线性电路重要定理之一,是分析线性电路的基础。但是如果在含有多个独立
电源的电路中,容易遗留。并且将电流源短路、电压源断路者不乏少数,所以很少得到应用,但是通过动手测试,将会更好的记住每一步骤。加深对其了解,更加容易运用以后。
实验四 正弦交流电路——谐振电路的仿真
一、 电路课程设计的目的
(1)设计仿真电路,加深理解电路发生谐振的条件、特点; (2)验证RLC串联谐振电路的谐振条件; (3)学习使用Multisim仿真软件进行仿真。
二、 实验原理说明:
如下图3—1所示的RLC串联电路,发生谐振时,具有以下特点:
图4—1
(1) 谐振频率
发生谐振时满足,则RLC谐振角频率为:
从这个式子可以看出调节L、C的任一参数,只要满足上述关系,就会发生谐振。可见谐振频率仅与L、C有关。
(2) 复阻抗
可见当谐振的复阻抗的模最小,。 (3)特性阻抗和品质因数Q 仅与电路参数有关。
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Q反映电路选择性能好坏的指标,也仅与电路参数有关。
(4)弦振电流
大小I=,可见谐振时电流最大。 例:
图4—2
当频率, 电路总电阻
则复阻抗值虚部为0,外电阻对外呈现电阻性,发生串联谐振。
三、仿真设计步骤:
1.根据题目要求设计电路;
2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算; 3.对设计的电路用软件进行仿真模拟; 4.观察仿真结果,与理论值进行比较; 5.对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
仿真电路图如下所示: 错误!
图4—3
仿真结果如下:
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图4—5
由电源两端电压及电流的波形图可得出结论:在此频率下,电源两端电压及电流的相位差
为 ,所以,电路发生串联谐振,与理论结果一致。
五、仿真实验小结
(1)谐振电路本来不是特别难,但我在这一个实验仿真过程中却 遇到了困难:第一次做谐振电路的仿真实验时,示波器调试结果显示电源两端电压及电流的相位差为 ,在同学帮助下我发现了我的错误:示波器两端接反了,导致方向相反,经过纠正,最终我顺利完成了实验。
(2)谐振时,电流最大,改变L、C的值不影响电流的大小。 (3)谐振时电压和电流的相位差为零。
(4)由于示波器不能分析电流,所以在用示波器分析电流时,我们要用一个电流控制的电压源来替代,或者直接测相关电阻的电压来反映所需电流的波形情况。
实验五 三相电路的仿真实验
一、 电路课程设计的目的
(1)熟练掌握三相电路的特点以及电源和电压的三角形和星形变化之间的关系; (2)通过模拟实验验证二瓦特计法测量三相电路的有功功率,加深对于三项电路的理解和巩固如何测量三相电路的有功功率;
(3)进一步强化学习Multisim仿真软件的使用,锻炼自学能力,实践能力。
二、实验原理及实例
对称三相电路:由三相交流电源供电的电路。简称三相电路。3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的三相电源供电并且负载也为对称三项负载的电路成为对称三相电路。 三相负载连接:
星形连接时,线电流等于相电流,线电压是相电压的倍,相位超前相电压; 三角形连接时,线电压等于相电压,线电流是相电流的倍,相位滞后相电流。
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二瓦特计法:在一个三相系统中,任何一相都可以成为另一相的参考点(或基准点)。如果将三相中的某一相作为参考点,就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。 仿真实验原理电路:
如右图,已知的读数为219.915W,
的读数为308.065W,求电路中的有功功率。 理论计算过程:
由题目及由图可知,作为基准点所在电流,为典型的二瓦特计法测功率, 因为:
则根据公式:
图5—1
三、仿真设计步骤:
1.根据要求设计电路;
2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算; 3.对设计的电路用软件进行仿真模拟; 4.观察仿真结果,与理论值进行比较; 5.对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
1、两表法侧功率的仿真电路图如下所示: 错误!
图5—2
如图,功率表1,3为两表法测三相电路电功率,功率表2测对称三相电路中一相的功率; 三个功率表的读数分别如下: 错误!错误!错误!
图5—3
1)量表法测出该电路的有功功率:
2)由功率表2的测量结果可得,电路的有功功率:
3)实验结果与误差分析:
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