电力工程学院实验报告格式.docx
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电力工程学院实验报告格式
南京工程学院
电力工程学院
2010/2011学年第二学期
实验报告
课程名称电路实验
(二)
实验名称RLC串联电路的零输入
响应和阶跃响应
班级名称继保092
学生姓名何帅
学号206090433
同组学生姓名韩富元
实验时间2011.05.09
实验地点工程实践中心9号楼
实验报告成绩:
评阅教师签字:
年月日
电力工程学院二〇〇七年制
一、实验目的
1.熟悉Multisim9的具体操作,学会使用Multisim9对电路仿真分析。
2.通过仿真,分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。
3.更深入的理解RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应
二、原理简述
RLC串联电路为典型的二阶电路。
可以用二阶微分方程
来描述。
二阶电路在无外施激励的情况下,仅由储能元件的初始状态引起的响应为二阶电路的零输入响应。
RLC串联电路的零输入响应,它可用下述线性二阶常微分方程描述:
微分方程的两个特征根为:
A1,A2由初始条件:
所决定。
当电路参数不同时,响应一般有三种形式:
(1)当
,则P1、P2为两个不相等的实根,电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。
(2)当
,则P1、P2为两个相等的负实根,电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程。
(3)如果
,则P1、P2为两个不相等的共轭根,电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。
二阶电路的阶跃响应
可描述开关的动作,在t=0时接通电源
三、实验接线图
如图1所示,当R变化时,分别观察:
过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减震荡、等幅震荡时的uc的零输入响应波形和阶跃响应波形。
图1RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应
(注:
接线图中,开关从上到下是零输入相应,开关从下到上是阶跃响应)
(a)临界阻尼响应,R=2kΩ时
图2零输入响应电路
(b)R=5kΩ时,零输入响应过阻尼电路
图3过阻尼响应电路
(c)R=10Ω时,欠阻尼响应
图4欠阻尼响应电路
(d)R=0Ω时,等幅振荡电路
图5等幅电路
四、仿真结果
1.零输入响应临界阻尼电路,R=2kΩ时。
开关从上拨到下时,示波器上显示的零输入响应临界阻尼波形如下图:
图6零输入响应临界阻尼波形
开关从下拨到上时,示波器上显示的阶跃响应临界阻尼波形如下图:
图7阶跃响应临界阻尼波形
2.零输入响应过阻尼电路,R=5kΩ时,开关从上拨到下时,示波器上显示的零输入响应过阻尼波形如下图。
图8零输入响应过阻尼波形
开关从下拨到上时,示波器上显示的阶跃响应过阻尼波形如下图
图9阶跃响应过阻尼波形
3.欠阻尼,R=10Ω时,开关从上拨到下时。
示波器上显示的零输入响应欠阻尼波形如
下图:
图10零输入响应欠阻尼波形
开关下拨到上时,示波器上显示的阶跃响应欠阻尼波形如下图。
图11阶跃响应欠阻尼波形
4.等幅振荡,R=0Ω,时开关从上拨到下时,示波器上显示零输入响应等幅波形如下图。
图12零输入响应等幅波形
开关从下拨到上时,示波器上显示的阶跃响应等幅波形如下图:
图13阶跃响应等幅波形
五、结论
当
时,L,C之间能量的交换占主导作用,电阻消耗的能量较小,在整个过程中,波形将呈现衰减振荡的状态,将周期性地改变方向,储能元件也将周期性地交换能量,所以当
时,电路的动态响应波形为欠阻尼的振荡放电过程。
当
时,电路中的能量来不及交换就再在电阻R上消耗掉了,电路只发生单纯的积累或释放能量的过程,所以电路的动态响应波形为临界阻尼的非振荡放电过程。
当
时,即电阻更大时电路的动态响应波形为过阻尼的非振荡放电过程。
当R=0时,电路的动态响应波形为等幅振荡,电路中电压或电流的振荡副度保持不变,振荡过程中不消耗能量。
六、实验心得、体会
通过本次实验,我基本上学会了使用Multisim软件设计电路和分析电路,使我更深入的了解RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应的特点。
Multisim是一款很好很有用的软件,可以通过仿真,不用亲自动手连线,就能很深入的知道电路的特点,使人更好的理解电路分析电路,方便了人们的学习和研究。
今后我还要更进一步的学习如何使用这款软件,使我能更好的学习和理解电路。