電路課程設(shè)計報告

1、引言:隨著計算機技術(shù)日新月異的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)已成為現(xiàn)代工程技術(shù)中一種有效的方法。在電子行業(yè)，multisim、protel等電子仿真軟件，已成為電子工程設(shè)計的必備工具。對機電類專業(yè)的學(xué)生而言，“電子技術(shù)”課程設(shè)計是學(xué)生學(xué)習完理論課后，進行的一次綜合性訓(xùn)練，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的能力、獨立設(shè)計電子產(chǎn)品的能力和對電力產(chǎn)品實際安裝、調(diào)試的能力。如何提高“電子技術(shù)”課程設(shè)計的作用？基于multisim的電子技術(shù)課程技術(shù)研究，引入計算機仿真思想和方法，引入了計算機仿真技術(shù)，“虛擬樣機”調(diào)試的概念，采用multisim eda軟件，“虛擬樣機”，指導(dǎo)學(xué)生進行“電子技術(shù)”課程設(shè)計，取得

2、了較好的效果。ni multisin 11.0軟件簡介：multisim是美國國家儀器（ni）有限公司推出的以windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。multisim提煉了spice仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的spice技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過multisim和虛擬儀器技術(shù)，pcb設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型

3、設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。課題背景：提高功率因數(shù)對企業(yè)具有重要的經(jīng)濟意義，一個企業(yè)在電網(wǎng)里用電，要用兩種功率：即有功功率和無功功率。有功功率是供給能量轉(zhuǎn)換、變成機械能、熱能、化學(xué)能等生產(chǎn)過程中的有效消耗。無功功率主要是供給電機、變壓器、接觸器、供電線路等電感負載交變磁場的能量消耗。無功功率不是“無用功率”。它和有功功率一樣在電氣設(shè)備運行中起重要作用。但是無功功率在電網(wǎng)中輸送又帶來了另一個問題，就是無功功率和有功功率一樣會在線路、電動機、變壓器以及其它用電設(shè)備中引起電能損耗。任何電網(wǎng)、變電站或一個企業(yè)的供用電，由無功功率所引起的電能損耗都是十分可觀的。特別是大的電網(wǎng)。企業(yè)在電網(wǎng)里用電

4、，經(jīng)過長距離的輸送，幾次升壓、降壓，無功損耗就相當?shù)母撸虼司统鰜砹斯β室驍?shù)這個非常重要的用電參數(shù)。 電力系統(tǒng)中必須保持經(jīng)濟合理的功率因數(shù)，也就是需具備足夠的無功無率來保持系統(tǒng)的電壓水平，滿足系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、運行的要求。 電力系統(tǒng)無功功率不足是不行的，它將引起電壓降低，使電力設(shè)備不能發(fā)揮正常出力，并容易造成電網(wǎng)振蕩解列，引起大面積的停電。 電力系統(tǒng)有功功率不足也是不行的，它將引起頻率下降，又間接地影響電壓。功率因數(shù)低的危害：1.增加了供電線路和變壓器的有功功率損耗 2.影響了電網(wǎng)里的發(fā)電和輸、變電設(shè)備的能力 3.增加了電網(wǎng)的電壓損失u，影響供電電壓的質(zhì)量 4.增加了企業(yè)的電費支出 提高功率因

5、數(shù)的方法：1提高企業(yè)的自然功率因數(shù) 2采用同步電動機進行無功補償 3用電容器進行人工補償 實驗?zāi)康?1、學(xué)習并運用ni multisim軟件 2、基于ni multisim軟件對交流電路進行仿真分析，通過電容器人工補償，能將功率因數(shù)由 cos1提高到cos2實驗課題：rl串聯(lián)電路為一老式日光燈電路的模型，已知r=250，l=1.56h。將此電路接在電壓為220v、頻率為50hz的正弦電壓源上。（1）測量日光燈電路的電流，功率和功率因數(shù)；（2）如果要將功率因數(shù)提高到0.95，試問需與日光燈電路并聯(lián)多大的電容？此時電路的電流、總功率為多少？日光燈電路的電流、功率是否變化？（注：電容值在05f之間）

6、 實驗步驟:一、針對問題（1）1、打開multisim 11.0 界面2、放置器件及相應(yīng)虛擬儀器：元件放置：工作區(qū)內(nèi)單擊右鍵，選擇place componentsourcespower-sourcesac power放置電源 同樣方法放置電阻：place componentbasicresistor250電容：place componentbasiccapacitor1.56虛擬儀器放置：仿真儀器萬用表 仿真儀器功率表3、連接電路：選中r1 ，crtl+r順時針旋轉(zhuǎn)90度選中l(wèi)1 ，crtl+r順時針旋轉(zhuǎn)90度crtl+shift+w，調(diào)出導(dǎo)線，依次進行連接4、電路原理圖如圖1圖1-電路原理圖

7、5、運行仿真仿真結(jié)果如圖2圖2-仿真參數(shù)結(jié)果6、仿真結(jié)果分析：功率表測得節(jié)點1、節(jié)點2間電壓u（有效值），電流i（有效值）功 率：p=39.971w 功率因數(shù)：=0.45437萬用表設(shè)置如圖，測得電流有效值i因為萬用表串聯(lián)在電路中即顯示值i就是所求值i=399.868ma7、仿真結(jié)果驗證 解： 阻抗z=r+jl=250+490j i=u/| z | 帶入解得 i=400ma399.868 設(shè)阻抗角為cos=r/（r2+2l2）可視功率 s=ui=88 有用功率 p1=88cos=40w39.971w功率因數(shù)=p/s=0.454540.45437仿真正確二、針對問題（2）1、在圖4基礎(chǔ)上，放置虛

8、擬可變電容器c。2、調(diào)節(jié)可變電容大小雙擊電容，彈出屬性對話框，將可變電容最大值改為5f3、重復(fù)2放置虛擬儀器萬用表、功率表，連接后如圖3 圖3-并聯(lián)電容后電路原理圖4、運行仿真結(jié)果如圖4調(diào)節(jié)可變電容大小，使功率表中功率因數(shù)的讀數(shù)為0.95 圖4-并聯(lián)電容后仿真參數(shù)結(jié)果5、仿真結(jié)果分析如圖4并聯(lián)電容c=5f*0.86=4.3f總電流i總=191.349ma 399.86ma 有用功率p1=39.975w日光燈電流399.868ma=399.868ma功率39.971w39.975w故日光燈電流、功率不變?nèi)绶治?，日光燈支路電流未變，總電流減小，進而并聯(lián)電容后節(jié)約了能源。6、仿真結(jié)果驗證 解：根據(jù)復(fù)

9、功率守恒原理接入電容c后 s = s1 + sc即scos=s1cos1=p1（有用功率）ssin=s1sin1-cu2由以上兩式解得c=p1u2(tan-tan1) cos=0.45454 cos1=0.95最后解得c=4.298f4.3fs1cos1=p1 則s1=42.1由于接入電容是并聯(lián)接入，電容與電阻串聯(lián)組合，即節(jié)點1、2間電壓不變，所以日光燈電流、功率不變仿真正確心得體會：回顧這三天的課設(shè)歷程，曲折可謂一語難盡。在此期間我有過失落，也有過熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的就是屬查閱了很多次設(shè)計書和指導(dǎo)書。因為堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。但最終這次課程設(shè)計還是順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而