RC电路特性的EWB仿真.docx

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RC电路特性的EWB仿真

实训一 RC电路特性的EWB仿真

一、实验实训目的

1、通过模拟仪器测试RC电路的充放电特性。

2、通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特性。

3、继续练习使用EWB仿真软件进行电路模拟。

二、实验原理与说明

RC电路充放电如图1-1所示。

图1-1　　RC充放电电路

电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数

有关。

当

足够小就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系，如图1-2。

图1-2　RC微分电路

而当

足够大就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系，如图1-3。

图1-3　　RC积分电路

三、实验实训内容与步骤

1、RC电路的充放电特性测试

（1）在EWB的电路工作区按图1-1连接电路并存盘。

注意要按自己选择的参数设置。

（2）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律。

（3）该实验要求同学自行选择合适的电路参数，并选取几组不同的数值，通过开关的不同位置，使电容分别处于充电及放电的状态，观察其充放电时间常数对波形的影响。

记录每一组测试时的电容、电阻的参数，并计算其时间常数。

2、RC微分电路

（1）在EWB的电路工作区按图1-2连接电路并存盘。

注意要按自己选择的参数设置。

（2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数

相对应。

（3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下微分电路的输出电压波形。

（4）RC微分电路的特性观察由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使

由大到小变化。

3、RC积分电路

（1）在EWB的电路工作区按图连接电路并存盘。

注意要按自己选择的参数设置。

（2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数

相对应。

（3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下积分电路的输出电压波形。

（4）RC积分电路的特性观察也由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使

由小到大变化。

四、注意事项

1、使用EWB时注意选择适当的仿真仪表量程。

2、注意微分电路与积分电路的接线是否正确，输出电压端子是否正确。

3、每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。

4、使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。

5、选择信号发生器的不同占空比对输出波形有影响。

五、实验实训报告

按规定完成实验实训报告，并回答以下问题：

1你设计的RC电路中电阻、电容的参数是多少？

如果观察RC充放电电路，你所选择示波器的单位格时间和幅值各为多少？

2、RC微分电路和积分电路在结构和输出电压方面各有何特点？

3、改变RC微分电路和积分电路的时间常数，波形会如何变化？

（分别说明）

4、你在进行电路测试时发现了什么问题？

你是如何解决的？

实训二三相交流电电路的仿真实训

 一、实训目的

通过基本的星形三相交流电的供电系统实验，着重研究三相四线制和三相三线制，并对某一相开路、短路或者负载不平衡进行研究，从而熟悉星形三相交流电的特性。

二、实训原理

电工学中三相交流电的原理可以参考有关书籍，这里仅以软件仿真的实现原理：

1、利用三个频率50HZ、有效值220V、相位各相差120度的正弦信号源代替三相交流电。

并且作为子电路处理。

2、每相负载均采用120V、250W的灯泡与100Ω串联（软件没有220V的灯泡）。

3、星形三相四线制：

三相交流源的公共端N与三相负载的公共端相连。

4、当三相电路出现若干的故障时，对应电压和电流会发生什么现象去验证理论。

三、实训电路（Multisim）以及实验步骤

1、星形三相四线制子电路（图1）

 图1三相交流电子电路

（1）选择三个正弦信号源，参数设置为频率50HZ、有效值220V、相位各相差120度，按图连接。

（2）子电路制作：

●点击菜单栏的[Edit]中SelectAll项，或者Ctrl+A选中全部电路。

●点击菜单栏的[Place]中ReplacebySubcircuit项，弹出子电路命名框，填写abcn或者其它名字，确认回车后整个电路缩变为子电路。

●将此子电路存盘，方便以后调用。

说明：

下面的一些实验附图中有些灯泡不亮，实际是亮的，只是软件在计算时反映状态有相位的先后之分，可在实验中看出。

 2、中线正常，三相负载平衡电路（图2）

 图2中线正常，三相负载平衡电路

 实验分析：

●三相负载相等（57.6Ω+100Ω），三相的电流也相等（220V/157.6Ω=1.397A）。

●各相的线电压相等（均为380V）。

●各相的相电压相等（均为220V）。

●中线电流为0。

●负载中点与电源中点电压差为0。

3、中线正常，三相负载不平衡（图3）。

 图3中线正常，三相负载不平衡电路

 实验分析：

●C相负载减少，C相的电流减少，其它两相的电流不变。

●每相的线电压相等（均为380V）。

●每相的相电压相等（均为220V）。

●AB两相的电流为1.397A，C相电流为220V/257.6Ω=0.855A。

●中线电流不为0，其电流值与电流小的C相相加等于正常相的电流。

●负载中点与电源中点电压差为电流表的压降。

4、中线正常，三相中一相短路（图4、图5的中线电阻不同）。

  图4中线正常，一相短路电路（中线电流表内阻10–9Ω）

 图5中线正常，一相短路电路（中线电流表内阻10–10Ω）

 实验分析（图4）：

●C相短路，短路电流几乎无穷大。

●AB相的线电压为380V、AC和BC相的线电压为291V。

●A相和B相的相电压也为291V，电流增大为291V/157.6Ω=1.847A。

●C相的相电压为0。

●中线电流不为0，几乎无穷大。

●负载中点与电源中点电压差为电流表的压降，达到110V。

 电路说明：

●这种情况是不允许的，故在每一相应该有保险丝。

●C相短路所引起的上述现象情况比较复杂，由于中线的电流表的内阻为10-9Ω，故得出以上结果，但是换一种内阻，结果会不完全一样，可以参考图5所示。

当中线的电阻完全为0时，未短路的两相相电压等于220V即正常，说明中线的电阻一定要足够小（粗铜线）。

5、中线正常，三相中一相开路（图6）

 图6中线正常，三相中一相开路

实验分析：

●C相开路，开路电流为0（表头微小读数是电压表的漏电流），是图3的极限情况。

●三相的线电压均为380V。

●三相相电压也均为220V。

●AB相的电流为220V/157.6Ω=1.397A。

●中线电流=其中一相电流。

●负载中点与电源中点电压差为电流表的压降。

6、没有中线，三相负载平衡（图7）

 图7没有中线，三相负载平衡

 实验分析：

●三相负载相等（57.6Ω+100Ω），三相的电流也相等（220V/157.6Ω=1.397A）。

●各相的线电压相等（均为380V）。

●各相的相电压相等（均为220V）。

●负载中点与电源中点电压差为0。

●只要是三相负载平衡，有和没有中线的情况相同。

7、没有中线，三相负载不平衡（图8）

 图8没有中线，三相负载不平衡

 实验分析：

●三相负载不平衡，引起负载中点电压偏移，随着负载的不同，中点电压的偏移也不同。

所以供电工程应尽量考虑三相的负载分配。

●每相的线电压相等（均为380V）。

●AB两相的相电压约为205V，电流为205V/157.6Ω=1.305A。

可由理论计算。

●C相的相电压约为252V，电流为252V/257.6Ω=0.982A。

●负载中点与电源中点存在电压差，三相负载中点偏移达32V。

●若C相的负载电阻换成300Ω，则C相的相电压为270V，中点偏移为50V，AB两相的相电压为199V。

8、没有中线，三相中一相短路（图9）

图9没有中线，一相短路电路

实验分析：

●C相短路，相当于C相接到负载中点（220V）。

●C相的相电压为220V–220V=0V。

●A相和B相的相电压变成了线电压380V，电流增大到原来的1.732倍烧毁灯泡。

图上显示A、B相的电流为0是因为灯泡烧毁了。

●三相之间的线电压仍然为380V。

●各电流表的微小读数均为电压表的漏电流。

9、没有中线，三相中一相开路（图10）

图10没有中线，一相开路电路

 实验分析：

●

C相开路，AB两相的相电压==190V。

●AB相的电流为190V/157.6Ω=1.210A

●三相的线电压均为380V。

●C相的相电压约为220V的3/2倍即等于330V。

●负载中点漂移电压为C相的330V减去原来的相电压220V等于110V。

●C相的电流表微小读数为电压表的漏电流。

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