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1、 上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计1院系：电气工程学院 专业年级班级：学生姓名：学号：指导教师： 成 绩：年 月 日教师评语： / 目录l 仿真实验 1 二阶电路响应的三种情况及特点.2l 仿真实验 2 互感电路仿真设计.7l 仿真实验 3 二端口网络设计. 12l 仿真实验 4 对称三相交流电路仿真设计.20l 仿真实验 5 节点电压法分析电阻电路. 24l 仿真实验 6 非正弦周期电路仿真设计.27l 仿真实验 7 戴维南定理仿真设计.31l 仿真实验 8 直流或正弦激励下的一阶电路的响应.34 仿真实验 1 二阶电路响应的三种 欠阻尼、过阻尼及临界阻尼情况及特点一、仿真实验目的
2、1、通过RLC电路的放电过程,认识二阶电路响应的原理。2、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点,以加深对二阶电路响应的认识与理解。3、熟练运用multisim分析二阶电路二、实验原理及实例 原理：如图1通过RLC串联电路的放电过程研究二阶电路的响应。设开关闭合前电容已带有电荷,1t=0时开关闭和,由KVL得2由 得微分方程 图1特征方程为,特征根为 当 时,电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。 当 时,电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。 当时,电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。电路如图2,开关S在t=0时打开,换路前电路处于稳态。试求R值分别为400 ,195 ,50
3、时,电容电压的 值。 图2分析：断开开关后,由式1 得电路微分方程(1) 当R=400时,为过阻尼状态,特征根为,=378.586,=-26.414 (2) 当R=195时, 为临界阻尼状态,特征根(3) 当R=50时, 为欠阻尼状态,特征根 ,三、仿真实验 1过阻尼状态仿真,仿真电路图为图3,开关断开后电容电压波形图为图4 图 3 图 4 临界阻尼状态仿真,仿真电路图为图5,开关断开后电容电压波形为图6 图5 图 63欠阻尼状态仿真,仿真电路图为图7,开关断开后电容电压波形为图8 图 7 图 8四、 理论分析与仿真结果的对比分析1、运用multisim分析二阶电路时,电路图注意接地。2、观察
4、、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点,要观察开关动作之后,电容电压所显示的波形,并分析：当过阻尼时,为非振荡放电；当欠阻尼时,为振荡放电,由于电阻的阻尼作用,振荡逐渐衰减；而,当电路处临界阻尼时,也为非振荡放电,但是,是介于过阻尼和欠阻尼,非振荡与振荡放电之间.3、仿真实验结果中的临界阻尼、过阻尼、欠阻尼三种状态符合理论结果 小结：通过本次实验,我对书本上二阶电路的知识有了进一步的理解,特别是对于其临界阻尼、过阻尼、欠阻尼三种状态有了更深的体会,认识到电路具体处于什么状态要根据电路的实际情况具体问题具体分析,而不能按照书上的公式生搬硬套,相信本次试验对我今后的学习会有一定的积极作用。 仿真
5、实验2 互感电路仿真设计一、仿真实验目的1、理解互感现象及同名端的概念,牢固掌握互感电压、电流的计算。 2、掌握耦合电感的连接及去耦合后等效电路。 3、验证去耦合前后等效电路的正确性。 4、熟练掌握用multisim仿真互感电路。二、实验原理及实例 原理： 同名端定义：它是分别位于两个互感线圈中的一对端子,当电流分别从这对端子流入或流出线圈时,在两个线圈中产生的磁通方向一致。电流方向与它产生的磁通方向可以用右手螺旋定则来确定。 互感电路分析：互感消去法只适用于互感线圈具有公共节点的电路,将含互感的电路等效变换为无互感的电路。 一般有6种情况： 1、串联顺接,如图1 图1 其等效电感 2、串联反
6、接,如图2图2 其等效电感 3、并联顺接,如图3图3 其等效电感 4、并联反接,如图4图4 其等效电感 4 5同名端连在一起的型连接,如图5 图5 其去耦等效电路如图6 图6 6异名端连在一起的型连接,如图7 图7 其去耦等效电路如图8 图8 实例：求如图9所示一端口电路的戴维南等效电路。已知：,。 图9 分析： 对原电路进行去耦等效,得到如图10所示电路 图10 由 ,则开路电压为= 等效阻抗为 三、仿真实验1、求开路电压。分别求原电路及其去耦等效电路的,如图11去耦等效电路原电路图11 结论1：由仿真实验知= 验证原电路与其去耦等效电路的 相同。 2求短路电流。原电路去耦等效电路 分别求原
7、电路与其去耦等效电路。如图12 图12 由仿真实验知：3、求与的相位差 如图13,图14 图13短路电流开路电压 图14 结论2：由仿真实验:知 4求 。 四、理论分析与仿真结果的对比分析1、存在误差,误差大小,可以忽略 存在误差,误差大小,在允许范围内 2、分析知道原电路与其去耦等效电路计算结果解相同,仿真结果与理论值基本吻合。 3、互感电路去耦合时注意同名端的判断。 4、在仿真电路中,电感和电容的参数也要转化成L、C形式。注意仿真的时候,变比要计算准确。 小结：通过本次仿真实验,加深了我对互感现象的认识,熟练掌握了去耦等效电路的计算。在实验中出现了问题,经过与同学探讨,向老师请教,得到了很
8、好地解决。同时也提醒我学会把课本知识与实验结合起来,才能更好的学好知识。仿真实验3 二端口网络设计一、仿真实验目的 1、理解二端口网络的概念和端口条件。2、掌握二端口网络的Y参数、Z参数、T参数方程,测量计算开路阻抗参数、短路导纳参数、传输参数等。 3、验证等效二端口网络的传输参数与级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。4、学会用multisim分析二端口网络。二、实验原理及实例原理：图1 端口条件：具有两对引出端钮的网络如图1所示,其中一对用、表示,另一对用、表示,如果每一对端钮都满足从一端流入的电流与另一端流出的电流为同一电流的条件时,则将这样一对端钮称为端口。 二端口网络：只有满足端口
9、条件的四端网络才可称为二端网络或双口网络。否则只能称为四段网络。 1、参数方程和短路导纳参数 假设两个端口的电压、为已知,则利用替代定理将它们当作外施的独立电压源。写成矩阵形式 为端短路时,端口处的输入导纳。为端短路时,端口与之间的转移导纳。 为端短路时,端口与之间的转移导纳。为端短路时,端口处的输入导纳。2、参数方程和开路阻抗参数 设如图1所示的二端口网络、是已知的,参数也可利用替代定理将它们当作外施的独立电流源。根据叠加定理,、就分别等于每个独立电流源单独作用下产生的电压之和。即 写为矩阵形式为端开路时,端口处的输入阻抗。为端开路时,端口与之间的转移阻抗。为端开路时,端口与之间的转移阻抗。
10、为端开路时,端口处的输入阻抗。 3、参数方程和传输参数 写为矩阵形式 为端开路时,端与端的传输电压比无量纲；为端开路时,端口与之间的开路转移导纳,S;为端短路时,端口与之间的短路转移阻抗为端短路时,端与端的传输电流比无量纲 4、参数与二端口级联 图2 当两个无源二端口和按级联方式连接后,它们构成了一个复合二端口,如图2.设二端口和 的参数分别为 则应有 由,其中为复合二端口的参数矩阵,与二端口和的参数矩阵关系为 实例：求如图3所示二端口网络参数、参数、参数。图3 分析：对于图3所示二端口应用结点电压法 参数为 对于参数有 16参数为18对于参数有 参数为21参数与二端口级联 实例：将图3所示二端口作为如图2所示的二端口,将图4所示二端口作为如图2所示的二端口,二端口和如图2联接,求联接后参数 图4由式22知二端口的传输参数 22对二端口分析：2324 传输参数 25 由式1112知26三、仿真实验 1、求参数, 仿真实验过程如图5.图6 所示 图5=
