电路仿真实验报告

电路仿真实验报告

实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析

一、实验目的

（1）学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。

（2）学习使用Pspice进行直流工作点的分析和直流扫描的操作步骤。

二、原理与说明

对于电阻电路，可以用直观法列些电路方程，求解电路中各个电压和电流。Pspice软件是采用节点电压法对电路进行分析的。

使用Pspice软件进行电路的计算机辅助分析时，首先编辑电路，用Pspice的元件符号库绘制电路图并进行编辑。存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。

三、实验示例

1、利用Pspice绘制电路图如下

2、仿真

（1）点击Psipce/New Simulation Profile,输入名称；

（2）在弹出的窗口中Basic Point是默认选中，必须进行分析的。点击确定。

（3）点击Pspice/Run(快捷键F11)或工具栏相应按钮。

（4）如原理图无错误，则显示Pspice A/D窗口。

（5）在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮，图形显示各节点电压和各元件电流值如下。

四、选做实验

1、直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。

2、直流扫描分析，即当电压源的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R l中电流虽电压源的变化

曲线。

曲线如图：

直流扫描分析的输出波形

3、数据输出为：

V_Vs1 I(V_PRINT1)

0.000E+00 1.400E+00

1.000E+00 1.500E+00

2.000E+00 1.600E+00

3.000E+00 1.700E+00

4.000E+00 1.800E+00

5.000E+00 1.900E+00

6.000E+00 2.000E+00

7.000E+00 2.100E+00

8.000E+00 2.200E+00

9.000E+00 2.300E+00

1.000E+01

2.400E+00

1.100E+01

2.500E+00

1.200E+01

2.600E+00

从图中可得到IRL与US1的函数关系为：

IRL=1.4+（1.2/12）US1=1.4+0.1US1

五、思考与讨论

1、根据仿真结果验证基尔霍夫定律

根据图1-1，R1节点：2A+2A=4A,R1,R2,R3构成的闭合回路：1*2+1*4-3*2=0，满足基尔霍夫定律。

U呈线性关系，3R I=1.4+(1.2/12) 1S U=1.4+0.11S U，式中1.4A表示2、由图1-3可知，负载电流与1S

U置零时其它激励在负载支路产生的响应，0.11S U表示仅保留1S U，将其它电源置零（电压源将1S

短路，电流源开路）时，负载支路的电流响应。

3、若想确定节点电压Un1随Us1变化的函数关系，应如何操作？

应进行直流扫描，扫描电源Vs1，观察Un1的电压波形随Us1的变化，即可确认其函数关系！

4、若想确定电流Irl随负载电阻RL的变化的波形，如何进行仿真？

将RL的阻值设为全局变量var，进行直流扫描，观察电流波形即可。

六、实验心得

1、由实验图形和数据可知实验中的到的曲线满足数据变化规律，得到的函数关系式是正确的。

2、通过仿真软件可以很方便的求解电路中的电流电压及其变化规律。

实验二戴维南定理和诺顿定理的仿真

一、实验目的

（1）进一步熟悉仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。学习Probe窗口的简单设置。

（2）加深对戴维南定理与诺顿定理的理解。

二、原理与说明

戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻的串联的支路来代替，该电路的电压等于原网络的开路电压，电阻等于原网络的全部独立电压源置零后的输入电阻。诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导的并联的支路来代替，该电路的电流等于原网络的短路电流，电导等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导。。

三、实验内容

（1）测量有源一端口网络等效入端电阻和对外电路的伏安特性。其中U1=5V,R1=100Ω,U2=4V,R2=50Ω,R3=150Ω。

（2）根据任务1中测出的开路电压，输入电阻组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。

（3）根据任务1中测出的短路电流，输入电阻组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。

四、实验步骤

（1）在Capture环境下绘制编辑电路，包括原件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维南等效电路和诺顿等效电路。

（2）为测量原网络的伏安特性，Rl是可变电阻。为此，Rl的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var同时把Rl的阻值野设为该变量{var}。

（3）设定分析类型为“DC Sweep“，扫描变量为全局变量var，并具体设置线性扫描的起点为IP,终点为IG,步长为IMEG。

(4) 系统启动分析后，自动进入Probe窗口。

重新设定扫描参数，扫描变量仍为全局变量var，线性扫描的起点为1，终点为10k，步长为100。重新启动分析，进入Probe窗口。选择Plot=＞Add Plot增加两个坐标轴，选择Plot=＞X Axis Settings=＞Axis Variable，设置横轴为V（RL:2）,选择Trace=＞Add 分别在三个轴上加I(RL)、I(RLd)和I(RLn)变量。显示结果如图。

200mA

100mA

SEL>>

0A

-I(R9)

200mA

100mA

0A

-I(RLd)

200mA

100mA

0A

0V0.4V0.8V 1.2V 1.6V 2.0V 2.4V 2.8V 3.2V 3.6V -I(RLn)

V(R9:2)

五、思考与讨

1、戴维南定理和诺顿定理的使用条件是什么？

戴维南定理和诺顿定理只适用于线性元件。

六、实验结果

1、经过计算出等效参数，将原电路等效成戴维南电路和诺顿电路，进行实观察。

2、由曲线可分析得知戴维南等效电路和诺顿等效电路的试验曲线与原电路基本相同，由此可以说明

戴维南定理和诺顿定理的正确性。

实验三正弦稳态电路分析和交流扫描分析

一．实验目的

（1）学习用Pspice进行正弦稳态电路的分析。

（2）学习用Pspice进行稳态电路的交流扫描分析。

（3）熟悉含受控源电路的联接方法。

二．原理与说明

在电路中已经学过，对于正弦稳态电路，可以用向量法列写电路方程（之路电流法.节点电压法，回路电流法。），求解电路中各个电压和电流的振幅（有效值）和初相位（初相角）。Pspice软件是用向量形式的节点电压法对正弦稳态电路进行分析的。

三．实验示例

（1）正弦稳态分析。以图示电路为例，其中正弦电源的角频率为10Krad/s，要求计算两个回路中的电流。

a．在capture环境下编辑电路，互感用符号“XFRM-LINER表示。参数设置如下：L1-VALUE

,L2-VALUE为感抗，COUPLE为耦合系数。

b．设置仿真，打开分析类型对话框，对于正弦电路分析要选择ACSweep。单击该按钮后，可以打开下一级对话框交流扫描分析参数表，设置具体的分析参数。对于图示的电路，设置为：ACSweep Type选择为Linear，Sweep Parameters设置为----Start Freq（起始频率）输入1592，End Freq（终止频率）也输入1592，Total Pts（扫描点数）输入1.

c．运行软件仿真计算程序，在Probe窗口显示交流扫描分析的结果。

d．为了得到数值的结果，可以在两个回路中分别设置电流打印机标识符。如图所示，其中电流

打印机标识符的属性设置分别为I(R1)和I(C1),设置项有（AC,MAG,REAL,PHASE,IMAG ）.即得到仿真的结果输出。

. FREQ IM(V_PRINT1)IP(V_PRINT1)IR(V_PRINT1)II(V_PRINT1) 1.592E+03 2.268E-03 8.987E+01 5.145E-06 2.268E-03

FREQ IM(V_PRINT2)IP(V_PRINT2)IR(V_PRINT2)II(V_PRINT2) 1.592E+03 2.004E+00 8.987E+01 4.546E-03 2.004E+00

C1

10u

四．选做实验

（1）以给出的实验例题和实验步骤，用Pspice 独立的做一遍，给出仿真结果。 （2）对正弦稳态电路进行计算机辅助分析，求出各元件的电流，电路如图所示，其中电压源Us=100cos （1000t ）V ，电流控制电压源的转移电阻是20欧姆。

100C11000u

Frequency

80Hz

159Hz

239Hz

I(R1)

I(R2)

I(R3)

I(R4)

I(R5)

I(C1)

I(L1)

0A 20A

40A

60A

实验方法：进行交流扫描，扫描频率为1000/(2*3.14)=159.2Hz ，得到几个电流值的点。

（4） 电路如图，Us=220cos （314t ）V 。电容是可调的，其作用是为了提高电路的功率因数。试分

析电容为多大值时，电路的功率因数为 1.

220Vac 0Vdc

C1

{v ar}

PARAMET ERS:

对电容的值设置全局变量，进行扫描，观测流过电源的电流，当电流最小时所得的电容就是使功率因数为1时的电容。仿真结果如下：

var

05u

10u

15u

20u

25u

30u

I(V1)

1.4A

1.6A

1.8A

2.0A

(14.340u,1.5773)

根据仿真结果可以得出，当电容为14.34uf 时，电流最小为1.6733A 。

五、思考与讨论

1.为了提高功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流之路，但电路的总电流却减小了，此时感性元件上的电流和功率却不变。

2.提高线路的功率因数只采用并联电容的方法，而不采用串联法是因为串联会改变感性负载上的电流，增加了电路的总功率。并联的电容不是越大越好，电容过大反而会使功率因数减小。

实验四 一阶动态电路的研究

一． 实验目的

（1） 掌握Pspice 编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电

路仿真的方法。

（2） 理解一阶RC 电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。

（3） 理解一阶RL 电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的的关系。

二．原理与说明

电路在一点条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态

转到另一种新的状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程的，这个物理的过程就称为电路的过渡

过程。电路的过渡过程往往是短暂的，所以电路的过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

三．实验示例

（1）分析图示RC 串联电路在方波激励下的全响应。其中方波激励图如图所示，电容的初始电压为2V （电容Ic 设为2V ）。

a ）编辑电路。其中方波电源是SOURCE 库中的VPULSE 电源。并且修改方波激励的属性。为分辨电容属性，电容选取Analog 库中的C-elect （电容Ic 设为2V ）。

b ）设置分析的类型为Transient 。其中Print Step 设为2ms ，Final Time 设为40ms 。

c)设置输出方式。为了观察电容电压的充放电过程与方波的激励关系，设置两个节点电压标识符以获得激励和电容电压的波形，设置打印电压标识符VPRINT1以获取电容电压数值输出。

TD = 2ms

PW = 2ms PER = 4ms

V1 = 0V2 = 7

V

d ）仿真计算及结果分析。经计算得到输出图形。

Time

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

V(V1:+)

V(C1:+)

0V

2.0V

4.0V

6.0V

8.0V

TIME V(N00159) 0.000E+00 2.000E+00 2.000E-03 1.146E+00 4.000E-03 3.645E+00 6.000E-03 2.089E+00 8.000E-03 4.185E+00 1.000E-02 2.399E+00 1.200E-02 4.363E+00 1.400E-02 2.500E+00 1.600E-02 4.421E+00 1.800E-02 2.534E+00 2.000E-02 4.440E+00 2.200E-02 2.545E+00 2.400E-02 4.447E+00 2.600E-02 2.548E+00 2.800E-02 4.449E+00 3.000E-02 2.550E+00

3.200E-02

4.449E+00 3.400E-02 2.550E+00 3.600E-02 4.450E+00 3.800E-02 2.550E+00 4.000E-02 4.450E+00

四．选做实验

（1）. 参照示例实验，改变R 和C 的元件参数，观察改变时间常数对电容电压波形的影响。

（2）.仿真计算R=1K ，C=100uf 的RC 串联电路，接入峰---峰值为3V 周期为2s 的方波激励的零状态响应。

（3）仿真计算R=1K ，C=100uf 的RC 串联电路，接入峰---峰值为5V 、周期为2s 的方波激励时的全响应，其中电容电压的初始值为1V.

R=1K, C=100uF 时接入峰峰值为3V ，周期为2s 的方波激励的零状态相应。

TD = 2ms

PW = 1s PER = 2s

V1 = 0V2 = 3

V

当接入峰---峰值为3V 周期为2s 的方波激励的零状态响应时得到的波形与数据如下：

Time

0s

1.0s

2.0s

3.0s

4.0s

5.0s

6.0s

7.0s

8.0s

V(V1:+)

V(C1:+)

0V

1.0V

2.0V

3.0V

TIME

V(N00409)

0.000E+00 0.000E+00 1.000E+00 2.987E+00 2.000E+00 6.650E-03 3.000E+00 2.987E+00 4.000E+00 6.650E-03 5.000E+00 2.987E+00 6.000E+00 6.650E-03 7.000E+00 2.987E+00 8.000E+00 8.791E-05

R=1K,C=100uF 时，接入峰峰值为5V ，周期为2s 的方波激励时的全响应。其中电容的电压的初始值

为1V 。

Time

0s

1.0s

2.0s

3.0s

4.0s

5.0s

6.0s

7.0s

8.0s

V(V1:+)

V(C1:+)

0V

2.0V

4.0V

6.0V

TIME

V(N00409)

0.000E+00 1.000E+00 1.000E+00 4.983E+00 2.000E+00 1.108E-02 3.000E+00 4.978E+00 4.000E+00 1.108E-02 5.000E+00 4.978E+00 6.000E+00 1.108E-02 7.000E+00 4.978E+00 8.000E+00 1.465E-04

比较这两个实验的波形可以发现，全响应与零状态响应的不同之处就在于充电的起点不同，后续的波形都是相同的。

五、思考与讨论

在RC 串联电路中，电容充电上升到稳定值遇电容衰减到初始值所需要的时间相同，时间常数τ=R*C ，RC 串联电路中，电容电压上升到稳态值的63.2%所需要的时间为一个时间常数τ，RC 串联电路中，电容电压衰减到初始电压的36.8％所需要的时间为一个时间常数τ。通常认为电路从暂态到达稳定状态所需要的时间为无穷大，但实际计算时通常取时间常数的5倍，即5τ。

实验五 二阶动态电路的仿真分析

一、 实验目的

（1） 研究R 、L 、C 串联电路的电路参数与暂态过程的关系。

（2） 观察二阶电路在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况下的响应波形。利用响应波形，计

算二阶电路暂态过程有关的参数。

（3） 掌握利用计算机仿真与示波器观察电路响应波形的方法。

二、 实验原理

（1） 用二阶微分方程描述的动态电路，为二阶电路。图5-1所示R 、L 、C 串联电路是典型的

二阶电路。其电路方程为: LCd 2u c /dt 2+RCdu c /dt+u c =u s u c (0+)= u c (0-)=U 0

du c (0+)/dt=i L (0+)/C=i L (0-)/C=I 0/C

图5-1电路的零输入响应只与电路的参数有关，对应不同的电路参数，其响应有不同的特点： 当R>2C L /时，零输入响应中的电压、电流具有非周期的特点，成为过阻尼状态。

当R<2C L /时，零输入响应中的电压、电流具有衰减振荡的特点，称为欠阻尼状态。 此时衰减系数δ=R/2L ，ω0=1/

LC 是在R=0情况下的振荡角频率，成为无阻尼振荡电流的固有角

频率。在R ≠0时，R 、L 、C 串联电路的固有振荡频率ω’将随δ=R/2L 的增加而下降。

当R=2C L /时，有δ=ω0，ω’=0暂态过程介于非周期与振荡之间，称为临界状态，其电压、电流波形如图5-3（C ）所示。其本质属于非周期暂态过程。

(2) 除了在以上各图所表示的u-t 或i-t 坐标研究动态电流的暂态过程以外，还可以在相平面作同样的研究工作。相平面也是直角坐标系，其横轴表示被研究的物理量度x ，纵轴表示被研究的物理量对时间的变化率dx/dt 。由电路理论可知，对于R 、L 、C 串联电路，两个状态变量分别为电容电压u c 、电感电流i L 。因为i L =i C =Cdu c /dt ，所以取u c 为横坐标，i L 为纵坐标，构成研究该电流的状态平面。每一个时刻的u c 、i L ，可用向平面上的某一点表示，这个点称为相迹点。u c 、i L 随时间变化的每一个状态可用相平面上一系列相迹点表示。一系列相迹点相连得到的曲线，称为状态轨迹（或相轨迹）。

I

R1V

图5-2 R 、L 、C 串联电路

利用PSpice 仿真可以很方便地得到状态轨迹。图5-3各图的左边即为几种不同暂态过程的状态轨迹。

三、 示例实验

1、 研究R 、L 、C 串联电路零输入响应波形。

(1) 利用PSpice 分析图5-2所示电路。其中电容元件C1的IC （初始状态uc （0+））设为10V ，电感元件IC （初始状态iL （0+））设为0，电阻R1元件Value 设为{val}，设置PARAN 的val 参数为1Ω。在设置仿真参数元件的全局变量时，设置Parameter name ：为val 。在Sweep type 栏内，选Value list （参数列表）为0.00001，，20，40，100，即分别计算以上参数下的个变量波形。

Time

0s

0.1ms

0.2ms 0.3ms

0.4ms

0.5ms 0.6ms

0.7ms

0.8ms

0.9ms

1.0ms

V(C1:2)

V(L1:2)

I(L1)

-10

-5

5

10

R=0.0

0001

(2) 再用PSpice 在一个坐标下观察uc 、iL 、uL1波形，并在屏幕上得到如图5-4所示的结果。

Time

0s

0.2ms

0.4ms 0.6ms

0.8ms

1.0ms 1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

V(C1:2)

V(L1:2)

I(L1)

-10

-5

5

R=20Ω 欠阻尼情况

Time

0s

0.2ms

0.4ms 0.6ms

0.8ms

1.0ms 1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

V(C1:2)

V(L1:2)

I(L1)

-10

-5

5

R=40Ω 临界阻尼情况

Time

0s

0.2ms

0.4ms 0.6ms

0.8ms

1.0ms 1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

V(C1:2)

V(L1:2)

I(L1)

-10

-5

5

（c ）R=100Ω 过阻尼情况

图5-4 3种情况下的uc ，iL ，uL 波形

四、 选做实验

2、 研究方波信号作用下的R 、L 、C 串联电路。

V

PARAMETERS:

TD = 0

PW = 2ms V1 = 0V2 = 10L1

R1

图5-5 方波信号作用下的RLC 串联电路

（1） 利用PSpice 分析电路图5-5，元件设置如图所示，这里C1与L1的初始状态均为0，设

置暂态仿真时间范围是0—8ms （即方波脉冲的两个周期），参数设置为列表方式，分别选取Val=-0.5Ω，0.1Ω，1，10Ω，40Ω，200Ω，观察uc 在这些参数下的波形。

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

-200V

-100V

0V

100V

200V

Val=-

0.5

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

-40V

-20V

0V

20V

40V

Val=0.1

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

-20V

0V

20V

40V

Val=1

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

-5V

0V

5V

10V

15V

Val=10

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

0V 4.0V

8.0V

12.0V

Val=40

Time

0s

1.0ms

2.0ms

3.0ms

4.0ms

5.0ms

6.0ms

7.0ms

8.0ms

V(C1:2)

0V 5V

10V

R=200Ω的图形

五、思考与讨论

RLC 串联电路的暂态过程中，电感和电容之间存在能量转换，在能量传递过程中，由于电阻会消耗能量，所以随着R 的大小的不同，电路会出现不同的工作状态。当R 较小（

R <振荡状态，电感和电容通过电流来实现能量交换，由于电阻总是消耗能量（此时消耗能量较小），使整个系统的能量不断减少，从而使电容电压的振幅值衰减。当当

R >电路处于非振荡状态，

由于电阻较大，消耗的能量较多，从而“阻碍”了电容和电感之间能量的传递，故称之为“过阻尼”。当

R =等幅振荡。

实验六 频率特性和谐振的仿真

一、 实验目的

（1） 学习使用PSpice 软件仿真分析电路的频率特性。 （2） 掌握用PSpice 软件进行电路的谐振研究。 （3） 了解耦合谐振的特点。

二、 原理与说明

(1) 在正弦稳态电路中，可以用相量发对电路进行分析。电路元件的作业是用复阻抗（有时也简称阻抗）Z 表示，复阻抗Z 不仅与元件参数有关，还与电源的频率有关。因此，电路的输出（电压、电流）不仅与电源的大小（有效值或振幅）有关，还与电源的频率有关，输出（电压、电流）傅氏变换与输入（电压源、电流源—）傅氏变换之比称为电路的频率特性。

(2) 在正弦稳态电路中，对于含有电感L 和电容C 的无源一端口网络，若端口电压和端口电流同相位，则称该一端口网络为谐振网络。谐振既可以通过调节电源的频率产生，也可以通过调节电容元件或电感元件的参数产生。电路处于谐振时，局部会得到高于电源电压（或电流）数倍的局部电压（或电流）。

(3) 进行频率特性和谐振电路的仿真时，采用“交流扫描分析”，在Probe 中观测波形，测量所需数值。还可以改变电路或元件参数，通过计算机辅助分析，设计出满足性能要求的电路。

(4) 对滤波器输入正弦波，令其频率从零逐渐变大，则输出的幅度也将不断变化。把输出降为其最大值的（1/2）多对应的频率称为截止频率，用ωc 表示。输出大于最大值的（1/2）的频率范围就称为滤波器的通频带（简称通带），也就是滤波器能保留的信号的频率范围。各类滤波器的通频带定义如图6-1所示。

(5) 对滤波器电路的分析可以用PSpice 软件采用“交流扫描分析”，并在Probe 中观测波形，测量滤波器的通频带，调节电路参数，以使滤波器满足设计要求。

三、示例实验

（1） 双T 型网络如图6-2所示。分析该网络的频率特性。

分析网络的频率特性，须在AC Sweep 的分析类型下进行。编辑电路，输入端为1V 的正弦电压源，从输入端获取电压波形。

R2R1

图6-2 双T 型网络实验电路

仿真设置：

Frequency

100Hz

300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz

V(C5:2)

0V

0.5V

1.0V

图6-4 双T 型网络的幅频特性

从图6-4可以看出，这是一个带阻滤波器，低频截止频率近似为182Hz ，高频截止频率近似为3393Hz ，带阻宽度3211Hz 。

四、选做实验

（1） 图6-5（a ）所示为RLC 串联电路，测试气幅频特性，确定去通带宽Δf 。若Δ

f 小于40KHz ，试采用耦合谐振的方式改进电路，使其通带宽满足设计要求。 （a ） 仿真图6-5（a ），观察其谐振频率和通带宽是否满足设计要求。

I

C1

（a ） RLC 串联电路

Frequency

1.0MHz

900KHz

1.2MHz

I(L1)

0A

200mA

400mA

600mA

800mA

由实验结

果发现，通频带过窄，小于40KHZ 。

（b ） 改进电路如图6-5（b ）所示，其耦合电感参数设置如下L1=L2=100uH ，耦合系数COUPLE=0.022.观察其谐振频率和通带宽是否满足设计要求。

C2253P

R2C1

（b ） 耦合谐振电路

图6-5谐振电路的实验电路

改进的实验电路明显改变了通频带的宽度，电路的选频特性更好。

Frequency

1.0MHz

900KHz

1.1MHz

-I(R2)

0A

100mA

200mA

300mA

400mA

五、 思考与讨论

（1）同一电阻、电感、电容原件做串联和并联时，电路的性质不同。因为当串联电路呈感性时，

并联电路可能呈容性；串联电路呈容性时，并联电路可能呈感性。当串联电路发生串联谐振时，电容和电感相当于短路，而此时对于并联电路来说可能发生并联谐振，并联支路相当于开路。

（2）频率对电路的性质有影响。频率不同时，容抗和感抗都会随之而改变，从而可能使原来呈感性的电路转而呈容性，也可能使原来呈容性的电路变为感性。当发生谐振时，还会使电路呈阻性。

实验七

三相电路的研究

一 实验目的

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，从而熟悉三相交流电的特性。

二 原理与说明

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。 2．星形三相三线制负载不同时的电压波形变化及相应的理论。

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故障时，对应电压和电流会发生什么现象去验证理论。

三 示例实验

1、电路图如下所示，其中电源为三相对称电源，负载分为两种情况：一种情况是三相对称负载，另一种情况是不对称三相负载。（注：图中R4=1M ，为Pspice 提供一个虚拟零电位）。

VOFF = 0

(a) 在capture 中绘制如上所示电路图，V1,V2,V3设置为Vac=220V,Vampl=311V ，freq=50Hz ，V off=0，phase 分别为0，-120，120.三相负载阻值均为100K 。

(b) 设置Transient 分析的run time 为40ms 。 (c) 运行仿真，得到电压波形如下：

Time

0s

5ms 10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

V(V3:+)

V(V2:+)

V(V1:+)

-400V

-200V

0V

200V

400V

(d) 改变其中一相负载的阻值R1=50K ，重新运行仿真，得到结果如下：

200V

0V

-200V

-400V

0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(V3:+)V(V2:+)V(V1:+)

Time

（e）分别将R1的阻值减小为10K,5K,1K,得到不同的电压波形如下：

R1=10K:

500V

0V

-500V

0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(V3:+)V(V2:+)V(V1:+)

Time

R1=5K:

600V

400V

200V

0V

-200V

-400V

-600V

0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(V3:+)V(V2:+)V(V1:+)

Time

R1=1K:

Time

0s

5ms

10ms

15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms

V(V3:+)

V(V2:+)

V(V1:+)

-600V

-400V

-200V

0V

200V

400V

(f)将R1,R2,R3设置成不同的阻值，形成三相不平衡电路，观察不同状态下的电压波形。

Time

0s

5ms 10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

V(V3:+)

V(V2:+)

V(R3:2)

-500V

0V

500V

R1=100K ，R2=60K ，R3=20K

2、增加一条中线如下图所示，重复上面的实验过程，得到不同的电压波形图。

VOFF = 0

（100k,100k,100k ）