電路仿真設(shè)計

1、綜合設(shè)計1：設(shè)計二極管整流電路。條件：輸入正弦電壓，有效值220v，頻率50Hz；要求：輸出直流電壓20V+/-2V電路圖：示波器顯示圖：理論分析：先用變壓器將220V的交流電轉(zhuǎn)化為20V的交流電，再用二極管將20V交流電的負值濾掉，因為電容充電很快（周期0.02S）而放電相對比較慢，所以電阻兩端能維持一個穩(wěn)定的電壓。將電容的C調(diào)的小一點可以使充放電的速度加快，就可以使得輸出電壓變化幅度很小。仿真結(jié)果：通過電路，將220V的交流電轉(zhuǎn)化成了大約20V的直流電。綜合設(shè)計2：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇電機的端電壓成正比；風(fēng)扇電機的電感線圈的內(nèi)阻為200歐姆，線圈的電感系為500mH。風(fēng)扇工作電源為市電，即有效值

2、220V，頻率50Hz的交流電。要求：無損調(diào)速器，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由最高至停止分為4檔，即0，1，2，3檔，其中0檔停止，3檔最高。電路圖：各檔電業(yè)波形圖，分別為1、2、3檔。從圖可以看出，換不同的檔位電壓的振幅大小不同，即是電壓大小不同，越高檔振幅越大，電壓越大，風(fēng)速與電壓成正比，所以風(fēng)速越大。接入1檔時，串連一個1H的電感，風(fēng)扇兩端電壓115.213v.如圖所示：接入3檔時電路串連一個0.25H的電感。電壓186V。如下圖所示：接入3檔時，直接用市電。電壓222.032V。如下圖所示：理論分析：用電感做為電路電壓的分壓，因為電感只作為能量交換的原件，不消耗功率，所以達到無損的條件。當用大小的不同

3、的電感時，接入電路時分壓大小不同，達到調(diào)速作用。如上面各圖所示。仿真結(jié)果：由圖可知，當開關(guān)分別置1，2，3時，示波器電壓波振幅依次增大，即風(fēng)扇兩端的電壓依次增大，其中當風(fēng)扇置0檔時，電壓為零，滿足風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇電機的端電壓成正比的條件。設(shè)計4：降低電力傳輸損耗電路的設(shè)計 條件：一感性的電力傳輸線（包含電路損耗），負載為感性阻抗，傳輸電壓可變。電路等效結(jié)構(gòu)如圖4。2-1所示。電路圖：解： 有如下兩種方案： 第一種：提高負載的電壓。 對一個變壓器： 為原線圈電壓，電流， 為副線圈電壓，電流。當我們降低 的比值時，即相應(yīng)的提高 ，降低，以提高了。 減少。第二種：當負載端口并聯(lián)電容 ，若電容電流為（其

4、超前電壓），原理電路圖如下：則線路電流為其向量關(guān)系如圖：由圖可以看出：線路電流I明顯減少。由向量知道，并聯(lián)電容C后，功率因數(shù)增加了，所以 會減小 。仿真電路如下：第一種方法：（提高負載的電壓） 未升壓前的功率對比，左邊為傳輸前輸出功率，右邊為傳輸后的功率：消耗功率：P1=69.501-34.759=34.742(W)。T=34.742/69.501=499.可見傳送功率非常低。升壓后的前后功率對比，左邊為傳輸前功率，右邊為傳輸后功率：P=P1-P2=0.128(W).功率非常接近。由結(jié)果看出，提高負載的電壓，使的保證所需功率不變條件下，大大的減少了傳輸損耗，符合題意要求。第二種方法：（加大功率

5、因數(shù)法，即負載端口并聯(lián)電容） 并聯(lián)電容前：功率也大約有50。即是傳送電能過程消耗了近50的電能。并聯(lián)電容后：線路消耗功率：P=P1-P2=3.943(W).傳輸功率：T=40.337/44.280=91.09.由結(jié)果看出，并聯(lián)電容提高電力傳輸效率，減小電力傳輸損耗，符合題意要求。結(jié)論分析：輸電過程中，輸電線損耗功率很大，為減少損耗，輸電線應(yīng)采用導(dǎo)電性能良好的金屬制成，并減小輸電線電流，設(shè)負載的功率因數(shù)為設(shè)負載電壓的初相為零，即 由于負載吸收功率 ，故線路電流所以線路損耗功率為：；所以，要減少損耗就應(yīng)該提高或功率因數(shù)。由上面的分析及電路仿真結(jié)果可知，兩種降低電力傳輸損耗的功能，且未改變整個電路的

6、阻抗性質(zhì)，達到題目要。設(shè)計9：閃光燈電路如下圖所示。電路中的燈只有在等電壓達到Vmax值時開始導(dǎo)通。在燈導(dǎo)通期間可將其模擬成一個電阻Rl燈一直導(dǎo)通到其電壓降到V min時為止。燈不導(dǎo)通是，相當于開。電路圖：分析閃光燈原理：電源先給電容充電，這時LED電阻很大，相當于開路。當電容兩端電壓達到Vmax時LED開始導(dǎo)通,電容放電.一直到電容放電到兩端電壓為Vmin時。LED變?yōu)椴粚?dǎo)通，又相當于開路。電源再給電容充電。如此電容反復(fù)充放電，閃光燈就以達到效果。（b） 假設(shè)電源為4節(jié)1.5V的電池時。電容為10微法。設(shè)電壓達到4V時開始導(dǎo)通，當電壓降到1V時停止導(dǎo)通。當燈導(dǎo)通時，它的阻值為20千歐姆。當它不導(dǎo)通時，電阻無窮大。1、 假設(shè)兩次閃光的時間間隔為10S，需要多大的R才能滿足要求？2、 若要每分鐘閃光12次，R應(yīng)為多大？解1：電容充電過程由三要素公式得：,R為未知。令Uc(t1)=4,求得t1=3*R/100000;即是電容充電到4V時的時間；令Uc(t20)=1，求得t2=(6-5)*R/100000; 即是電容充電到1V時的時間；電容放電時，R與20K歐姆的電阻并聯(lián)，等效電阻R0*C很小。即是放電時間很短?？梢圆挥嫛Ｋ詔2-t1=10時，求得R=916.211K歐姆。仿真電路圖：2仿真電路圖：。與（1）同理?？汕蟮肦=456.1453655K歐姆。電容充電時波形圖：由于（1）中