正弦电流电路-试验报告

课程名称：课程名称： 电路实验实验名称：实验名称： 正弦电流电路实验学时：实验学时： 3学时 仪器设备：仪器设备： 计算机、模块化电路实验装置实验平台：实验平台： PSpice仿真软件、硬件实验系统 课程目标：课程目标： 学会运用PSpice软件进行交流电路分析，掌握利用PSpice软件分析电路频率特性的方法， 学会测量电路幅频特性和相频特性曲线。研究正弦电流电路元件参数及谐振曲线的测量方法。 一、实验任务一、实验任务 1． 检测与作业检测与作业 （1）本次实验的功率函数信号发生器应使用PSpice提供的下面哪种电源替代？A A.B. （2）PSpice中单位采用实用工程单位制，仿真电路图中标示电容值 C 2 4.7F时，输入正确的 是C。 A .B.C. （3）填空题：交流特性扫描分析AC Sweep ，分析类型设置框如下图所示，此设置电压源频率的取值范 围是： 100Hz~100kHz。输出曲线的横坐标是 电源电压频率。 （4）填空：下图所示电压探针测量的是R1和L1并联两端的电压。 电工电子实验教学中心实验报告 （5） 填空： PSpice可根据输入的电路图为二端元器件自动设定电压和电流的参考方向，下图所示电 阻元件中， 双击电阻元件 a端点， 若元件属性编辑器引脚号标示为“2”，则b端点引脚号即为 “1”， 此时电流参考方向是从图中 b端点流进， a端点流出。 a b （6）填空： PSpice可根据输入的电路图为二端元器件自动设定电压和电流的参考方向，下图所示电容 元件中，双击电容元件 a端点，若元件属性编辑器引脚号标示为“1”，则b端点引脚号即为“ 2”，此 时若电流探针测量的值是负值，表示电流的实际方向与参考方向相反。 a b （7）当需要同时观察两个或两个以上波形，且这些波形的单位不同，或幅值相差悬殊，例如：电压与 电流波形，方法是：A A.可采用Probe提供的“两根 Y轴”显示功能，当 Probe窗口已显示一种幅度的信号波形，执行 Plot/Add Y Axis， 屏幕上出现标号为 2的第2根Y坐标轴， 原来的Y轴自动标为 1号， 两根Y 轴均按 信号类别分别带有单位，互不影响。 B．无需执行 Plot/Add Y Axis ，在同一坐标轴内即可显示。 （8）如果分析类型 Analysis type 选择AC Sweep/Noise ，电路的电压源应选择：A A． VACB.VPWLC.VSIN （9）硬件视频学习资料中，正弦电流电路实验所用的电源、仪器设备和元器件有哪些？ 电源：函数信号发生器； 仪器设备：福禄克测试仪； 2 电工电子实验教学中心实验报告 元器件：电容、可变电阻。 2.RLC串联谐振电路的研究 实验室硬件电路如图 1所示，信号发生器输出电压有效值为5V，频率可调的正弦波，电感箱电感 L  400mH，R L为其对应的电阻值， 其阻值大小为85，电容箱电容 C 0.4 μF，电阻箱电阻 R 100，根据电路理论，用仿真分析的方法，求解： （1）输出电流的幅频特性曲线和相频特性曲线，确定谐振频率和截止频率。 （2）谐振时电流的幅值和相位。 （3）在两个截止频率点处电流的幅值和相位。 + U  R _ IR 交 流 电 源 +  U K +  U_ _S _ U  + C L RL _ 图1 C 3.3.交流参数的测试 实验室硬件电路仍如图 1 所示，电源使用实验室提供的交流 14V、50Hz 工频电源，电感箱电感 L 500mH，RL115为其对应的电阻值，电阻箱电阻R 300，电容C  8 μF 。用仿真分析 的方法，求解： （1）电阻元件R、电容元件C、电感线圈（L和R L串联）上的电压。 （2）流过各个元件的电流。 （3）各个元件上电压与电流的相位差。 二、实验要求二、实验要求 ▶ 绘制仿真电路图，并截图保存。 3 电工电子实验教学中心实验报告 ▶ 记录分析类型设置的各个参数，将结果截图保存，并对Sweep Type中的设置进行说明。 RLC串联谐振电路的分析参数设置的截图： 说明：根据串联谐振公式估算，串联谐振频率约 400Hz ， 故设置最低频率 100Hz ， 最高频率1500Hz Total Points ”设置为10000可以更精细地发现谐振频率。 交流参数测试分析参数设置截图： 4 即可，“ 电工电子实验教学中心实验报告 说明：因本电路要求固定频率50Hz ，所以只取 1个点50Hz，频率固定为 50Hz即可。 仿真结果记录：选曲线形式输出记录，将幅频特性曲线和相频特性曲线截图保存，在曲线上标 出求解结果，并对仿真结果进行分析。 幅频特性曲线： 相频特性曲线： 5 电工电子实验教学中心实验报告 谐振频率： f=397.9Hz ，截止频率： f1=362.7Hz ，f 2 =436.6Hz 。 谐振时电流的幅度和相位：|I|=27.025mA ，= 0.513。 在两个截止频率点处电流的幅值和相位：|I|=19.102mA ， 1 =46.9， 2 =-46.7。 ▶ 各截图需标示图号，并用文字说明求解结果及截图名称。 ▶ 根据3的测量结果，根据电路理论，计算出电阻元件、电容元件、电感线圈的参数值，与给定参 数进行比较，分析误差原因。 交流参数测试： RLC元件两端电压： U R =8.75V ，U L =5.68V ，U C=11.61V 。 RLC元件中的电流：Ｉ＝29.179 ｍA。 各个元件上电压、电流相位差：R上=0，C上=－89.71 ，L上=12.31 。 R=114.76，略小于给定参数 115； Ｌ=501.3mH ，略大于给定参数 0.5H ； C=7.98F，略小于给定参数 8F。 误差原因：所取的频率值由于采样原因并不是正好50Hz，并且仿真过程并不是使电压源电压 每时每刻都正好为 14V。  三、实验总结：三、实验总结： 总结本次实验的收获和体会，对实验的建议等。 通过本次实验，我了解了PSpice中正弦电流的发生及其在 RLC串联电路中的应用，对RLC电路中电容 和电感的储能和对正弦电流的相移作用有了更清晰的认识，对一般的存在储能元件的电路的分析有了 进一步理解。 6