單相交流電路的分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)新疆大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告所屬院系： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 課程名稱： 電 路 設(shè)計(jì)題目： 單相交流電路的分析 班 級(jí)： 電氣 13-2 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師 : 李勁 完成日期： 2016年6月20 課程設(shè)計(jì)題目要求完成的內(nèi)容 （1）分別驗(yàn)證單一參數(shù)電阻、電感、電容兩端的電壓及流過(guò)的電流間的大小關(guān)系、相位關(guān)系。（2）以RLC串聯(lián)電路為例，驗(yàn)證總電壓、總電流與阻抗的關(guān)系（包括大小和相位）。 （3）用瓦特計(jì)測(cè)量單相電路的功率。（4）對(duì)

2、仿真結(jié)果進(jìn)行分析、討論。要求：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定電路的設(shè)計(jì)方案，初選電路元器件，設(shè)置參數(shù)。（2）仿真分析、測(cè)量電路的相關(guān)參數(shù)，修改、復(fù)核，使之滿足設(shè)計(jì)要求。（3）綜合分析計(jì)算電路參數(shù)，驗(yàn)證滿足設(shè)計(jì)要求后，認(rèn)真完成設(shè)計(jì)報(bào)告。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： （1）設(shè)計(jì)思路是否清晰；（2）單元電路正確與否；（3）整體電路是否完整及滿足設(shè)計(jì)要求；（4）說(shuō)理說(shuō)明是否正確；（5）報(bào)告格式及版面是否清晰；（6）答辯過(guò)程中回答問(wèn)題是否正確。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 評(píng)定成績(jī)?yōu)椋?指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日電氣短學(xué)期課程設(shè)計(jì)任務(wù)單相交流電路的分析 應(yīng)用諧振現(xiàn)象選擇信號(hào)是電子技術(shù)中經(jīng)常采用的方法。日常生活中我們聽(tīng)廣播，看電視能選擇

3、不同的電臺(tái)，電視頻道，就是借助能選擇信號(hào)的諧振電路，我們?cè)趯W(xué)習(xí)有關(guān)諧振電路時(shí) ，對(duì)諧振現(xiàn)象的物理模型以及諧振電路如何對(duì)信號(hào)具有選擇性比較難理解，而且傳統(tǒng)試驗(yàn)儀僅采用有手動(dòng)描點(diǎn)法測(cè)定RLC串聯(lián)電路的相關(guān)參數(shù)。含電感，電容和電阻元件的單口網(wǎng)路，在某些工作頻率上，出現(xiàn)端口電壓和電流波形相位相同的情時(shí)，稱為電路發(fā)生諧振。能發(fā)生諧振的電路，稱為諧振電路。諧振電路在電子和通信中得到了廣泛應(yīng)用。 單相交流電作用下，RL串聯(lián)電路的電壓、電流之間的關(guān)系，RC串聯(lián)電路的電壓、電流之間的關(guān)系，RLC串聯(lián)電路的電壓、電流之間的關(guān)系。并用向量圖的形式直觀的表示其電壓電流之間的關(guān)系。 串聯(lián)諧振是指所研究的串聯(lián)電路部分的電

4、壓和電流達(dá)到同相位,即電路中電感的感抗和電容的容抗在數(shù)值上時(shí)相等的,從而使所研究電路呈現(xiàn)純電阻特性,在給定端電壓的情況下,所研究的電路中將出現(xiàn)最大電流,電路中消耗的有功功率也最大。設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)原理 一個(gè)優(yōu)質(zhì)電容器可以認(rèn)為是無(wú)損耗的（即不計(jì)其漏電阻），而一個(gè)實(shí)際線圈通常具有不可忽略的電阻。把頻率可變的正弦交流電壓加至電容器和線圈相串聯(lián)的電路上。若R、L、C和U的大小不變，阻抗角和電流將隨著信號(hào)電壓頻率的改變而改變，這種關(guān)系稱之為頻率特性。當(dāng)信號(hào)頻率為f=1/2LC 時(shí)，即出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，且 電路具有以下特性：將出現(xiàn)最大電流,電路中消耗的有功功率也最大。要求： （1）分別驗(yàn)證單一參數(shù)電阻、電感、電容

5、兩端的電壓及流過(guò)的電流間的大小關(guān)系、相位關(guān)系。 （2）以RLC串聯(lián)電路為例，驗(yàn)證總電壓、總電流與阻抗的關(guān)系（包括大小和相位）。 （3）用瓦特計(jì)測(cè)量單相電路的功率。 （4）對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析、討論。純電阻 電阻和電源組成的單相電路。單相交流電路純電阻R=1.1K。 純電阻原理圖 純電阻仿真圖純電阻仿真圖純電阻波形圖 波形圖中紅色的是電壓波形，黑色的是電流波形。相位相等，峰峰值不相等。電壓峰峰值大于電流峰峰值。純電阻電壓電流以上的圖可以看出，單相純電阻交流電路上電阻電壓和電阻電流的相位相同，峰峰值大小不相等，電壓大于電流。UrIr。純電感 電感和電源組成的電路。單相交流純電感值L=450mH。純電

6、感仿真電路純電感電路純電感波形圖 波形中紅色的是電壓波形，綠色的是電流波形，電壓和電流相位不同，峰峰值不相等。波形圖可以看出，單相電路純電感電路中電感電壓超前電感電流900。電壓峰峰值大于電流峰峰值。純電感電壓電流值以上圖可以看出，純電感電壓和電流相位不相同，單相交流電路，純電感元件仿真波形圖非常清楚的看出電感電壓超前電感電流90。電壓和電流峰峰值不相等，電壓值大于電流值。ULIL。純電容 電容和電源組成的電路，單相交流電路電容值C=30uF。純電容仿真電路圖純電容仿真圖純電容波形圖 波形中紅色的是電壓波形，藍(lán)色的事電流波形，電壓和電流相位不同，峰峰值不相等。波形中可以看出，單相電路純電容電路

7、中電容電流超前電容電壓900。電壓峰峰值大于電流峰峰值。純電容電壓電流值以上圖可以看出，純電感電壓和電流相位不相同，單相交流電路，純電感元件仿真波形圖非常清楚的看出電感電流超前電感電壓90。電壓和電流峰峰值不相等，電壓值大于電流值。UcIc。單相交流RLC串聯(lián)電路電感，電阻和電容串聯(lián)組成的單相交流電路。RLC串聯(lián)交流電路原理圖 RLC串聯(lián)仿真圖 RLC串聯(lián)仿真圖RLC串流諧振電路波形圖 波形中紅色的是電壓波形，藍(lán)色的是電流波形，發(fā)生諧振時(shí)電壓波形和電流波形相位相同。峰峰值不相等。電壓峰峰值大于電流峰峰值。RLC串聯(lián)諧振電壓電流值 以上圖可以看出，RLC串聯(lián)單相交流電路，在示波器屏幕上顯示出電路

8、端電壓和電阻電壓的波形 ?？煽闯龃藭r(shí)端壓與電流同相，電路發(fā)生串聯(lián)諧振。=0時(shí),即電流與電壓同相位,這種情況稱為串聯(lián)諧振,此時(shí)的角頻率稱為諧振角頻率,并以0表示,則有0=,當(dāng)發(fā)生諧振時(shí),UR和I有極大值,而UL和UC的極大值都不出現(xiàn)在諧振點(diǎn)。電流與電壓間的位相差為:=arctan諧振頻率： 0=功率: P = IR這個(gè)電路中推導(dǎo)的電源電壓 U=Ur+Uc+Ul=Umsin(wt+),其中幅值是Um，電流相位差為。 RLC串聯(lián)波形圖 波形中藍(lán)色的是電流波形，紅色的是電壓波形。在示波器屏幕上顯示出電路端電壓和電阻電壓的波形 。 可看出此時(shí)端電壓滯后電流，電路呈容性。UL1/C時(shí)， ， 這時(shí)，電路呈感

9、性，可以等效成電阻與電感串聯(lián)的電路。此時(shí)，WLmWCm，電路除電阻的耗能外，與外部進(jìn)行著磁場(chǎng)能量的交換。（2）當(dāng)L1/C時(shí) ， ， ， ， 這時(shí)，電路呈容性，可以等效成電阻與電容串聯(lián)的電路。此時(shí)， WLmWCm ，電路除電阻的耗能外，與外部進(jìn)行著電場(chǎng)能量的交換。 （3）當(dāng)L=1/C時(shí) ， ， ， ， 這時(shí)，電路呈阻性，可以等效成電阻電路。此時(shí)， WLm=WCm ，這種狀態(tài)稱為串聯(lián)諧振。體會(huì) 本次實(shí)驗(yàn)用Multisim仿真軟件對(duì)RLC串聯(lián)諧振電路進(jìn)行分析，最先我們遇到了很多問(wèn)題，RLC串聯(lián)電路是我們上個(gè)學(xué)期學(xué)的東西，所以我們看了很多書，查資料。最后設(shè)計(jì)出了準(zhǔn)確的電路模型，也仿真出了正確的結(jié)果。并

10、且得到了單相電路的單一參數(shù)的特性和RLC串聯(lián)諧振電路的幾個(gè)主要特征：1.諧振時(shí)，電路為阻性，阻抗最小，電流最大?？稍陔娐分写胍浑娏鞅?，在改變電路參數(shù)的同時(shí)觀察電流的讀數(shù)，并記錄，測(cè)試電路發(fā)生諧振時(shí)電流是否為最大。2.諧振時(shí)，電源電壓與電流同相。這可以通過(guò)示波器觀察電源電壓和電阻負(fù)載兩端電壓的波形中否同相得到。 3.諧振時(shí)，電感電壓與電容電壓大小相等，相位相反。這可以通過(guò)示波器觀察電感和電容兩端的波形是否反相得出，還可用電壓表測(cè)量其大小。 4.用硬件實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)RLC串聯(lián)電路諧振特性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，儀器輸出參數(shù)調(diào)整較為繁瑣，信號(hào)頻率偏高或偏低時(shí)波形顯示不穩(wěn)定。由于受實(shí)驗(yàn)儀器的限制無(wú)法進(jìn)行電路的AC交流頻率特性分析，用Multisim軟件仿真解決了這一問(wèn)題，將計(jì)算機(jī)仿真軟件Multisim引入到電路實(shí)驗(yàn)中，使電路的分析、仿真、測(cè)試非常方便，特別便于電路參數(shù)改變時(shí)的