知識(shí)點(diǎn)3：正弦交流電的三種表示形式教學(xué)案例2：Multisim 10-正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量仿真實(shí)驗(yàn)

1、職業(yè)教育電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)教 學(xué) 案 例課程名稱(chēng)：電工電子技術(shù)項(xiàng)目名稱(chēng)：交流電路知 識(shí) 點(diǎn)：正弦交流電的三種表示形式編 制 人：劉妍郵 箱：skyairllly電 話制時(shí)間：2015年4月編制單位：煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院電工電子技術(shù)課程案例Multisim 10正弦穩(wěn)態(tài)交流電路仿真實(shí)驗(yàn)1.課程案例基本信息課程案例名稱(chēng)Multisim 10正弦穩(wěn)態(tài)交流電路仿真實(shí)驗(yàn)課程案例編號(hào)02關(guān)鍵詞瞬時(shí)值表達(dá)式波形圖相量圖對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)正弦交流電的三種表示形式一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.分析和驗(yàn)證歐姆定律的相量形式和相量法。2.分析和驗(yàn)證基爾霍夫定律的相量形式和相量法。二.實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.聯(lián)想微機(jī)，wi

2、ndowsXP，Microsoftoffice，2.電路仿真設(shè)計(jì)工具M(jìn)ultisim103、 實(shí)驗(yàn)原理1.在線性電路中，當(dāng)電路的激勵(lì)源是正弦電流（或電壓）時(shí)，電路的響應(yīng)也是同頻的正弦向量，稱(chēng)為正弦穩(wěn)態(tài)電路。正弦穩(wěn)態(tài)電路中的KCL和KVL適用于所有的瞬時(shí)值和向量形式。2.基爾霍夫電流定律（KCL）的向量模式為：具有相同頻率的正弦電流電路中的任一結(jié)點(diǎn)，流出該結(jié)點(diǎn)的全部支路電流向量的代數(shù)和等于零。3.基爾霍夫電壓定律（KVL）的向量模式為：具有相同頻率的正弦電流電路中的任一回路，沿該回路全部的支路電壓向量的代數(shù)和等于零。4、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.歐姆定律相量形式仿真在Multisim10中，搭建如圖1

3、所示正弦穩(wěn)態(tài)交流實(shí)驗(yàn)電路圖。打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，用示波器經(jīng)行仿真測(cè)量，分別測(cè)量電阻R、電感L、電容C兩端的電壓幅值，并用電流表測(cè)出電路電流，記錄數(shù)據(jù)于下表圖1改變電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。電路元件R、L和C參數(shù)不變，使電源電壓有效值不變使其頻率分別為f25Hz和f1kHz參照仿真測(cè)試方法，對(duì)分別對(duì)參數(shù)改變后的電路進(jìn)行相同內(nèi)容的仿真測(cè)試。將三次測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)整理記錄，總結(jié)分析比較電路電源頻率參數(shù)變化后對(duì)電路特性影響，研究、分析和驗(yàn)證歐姆定律相量形式和相量法。表1 歐姆定律向量形式數(shù)據(jù)VRm/VVLm/VVCm/VI/mA理論計(jì)算值13.590.434.339.61仿真值（f=50Hz）13.590.434.33

4、9.61理論計(jì)算值12.010.197.678.50仿真值（f=25Hz）12.010.197.678.50理論計(jì)算值12.050.197.578.53仿真值（f=1KHz）12.050.197.578.532.基爾霍夫電壓定律向量形式在Multisim10中建立如圖2所示仿真電路圖。打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，用并接在各元件兩端的電壓表經(jīng)行仿真測(cè)量，分別測(cè)出電阻R、電感L、電容C兩端的電壓值。用竄連在電路中的電流表測(cè)出電路中流過(guò)的電流I，將測(cè)的數(shù)記錄在下表。圖2改變電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。電路元件R300、L50mH和C3300pF，使電源電壓參數(shù)不變，參照仿真測(cè)試方法，對(duì)參數(shù)改變后的電路進(jìn)行相同內(nèi)容的仿真測(cè)試

5、。將兩次測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)整理記錄，總結(jié)分析比較電路參數(shù)變化后對(duì)電路特性影響，研究、分析和驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律定律相量形式和相量法。表2 基爾霍夫電壓定律向量形式數(shù)據(jù)VR/VVL/VVC/VI/A理論計(jì)算值104.7710.3432.910.33仿真值104.7710.3432.910.333.基爾霍夫電流定律向量形式在Multisim10中建立如圖3所示仿真電路圖.打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，用并接在各元件兩端的電流表經(jīng)行仿真測(cè)量，分別測(cè)出電阻R支路、電感L支路電容C支路中的電流值，及電源支路中流過(guò)的電流I，記錄數(shù)據(jù)于下表。圖3改變電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。電路元件R300、L50mH和C3300pF，使電源電壓參數(shù)不

6、變，參照仿真測(cè)試方法，對(duì)參數(shù)改變后的電路進(jìn)行相同內(nèi)容的仿真測(cè)試。將兩次測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)整理記錄，總結(jié)分析比較電路參數(shù)變化后對(duì)電路特性影響，研究、分析和驗(yàn)證基爾霍夫電流定律相量形式和相量法。表3 基爾霍夫電流定律向量形式數(shù)據(jù)表IR/AIL/AIC/AI/A理論計(jì)算值1.03.180.313.04仿真值1.03.180.313.045、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.跟據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在正弦交流電路中歐姆定律、KVL和KCL的向量形式是成立的。即在正弦交流電路中有：流入某節(jié)點(diǎn)的電流向量的代數(shù)和為零，任一回路，沿該回路全部的支路電壓向量的代數(shù)和等于零。另外U=IZ。2.誤差分析：a.實(shí)驗(yàn)1中測(cè)量個(gè)電流元件的電壓時(shí)，在示波器的信號(hào)圖中拉動(dòng)T1的線時(shí)，不準(zhǔn)，造成讀數(shù)誤差大。b.理論值計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)精確度取的過(guò)小。4.由以上數(shù)據(jù)也可的出：正弦交流電路中，回路中全部電壓有效值的代數(shù)和并不一定零。流入某一節(jié)點(diǎn)的電流的有效值的代數(shù)和也不一定為零。3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，電路中的電壓表和電流表注意要用AC形式，否則測(cè)量出的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。4.讀取數(shù)據(jù)時(shí)，要等數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)才開(kāi)始讀。6、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.對(duì)實(shí)驗(yàn)的分