電工電子實驗ewb仿真技術介紹之110.9m版

6EDA直流電路分[6-1]6-1a6-+++-+--6-1c電流源I1單獨作用時各個支路的電6-1d電壓源V1與電流源I1共同作用時各個支路的電[6-2]6-2a所示電路中各支路的電流和各元件（電源和電阻）7-6-2b電流源I1單獨作用各支路的電流及各元件兩端的電6-2c電壓源V16-2d電流源I1和電壓源V16-1I1-V1-I1、V1-結論：I1V1單獨作用各支路電流的代數(shù)和，等于I1、V1共同作用時各支路6-2I1V1-I1、V1結論：I1V1單獨作用各元件電壓的代數(shù)和，等于I1、V1共同作用時各元件表6- I1-V1-I1、V1-結論：I1V1單獨作用各元件功率的代數(shù)和，不等于I1、V1共同作用時各元6.1.2定6-3aR16-3aR1IbIa6-電路的作用可以用一個恒壓源U0ROU0為該有源二端網(wǎng)絡的開路電壓，RO為所有獨立源去掉（電壓源短路，電流源開路）二端網(wǎng)絡的等效電阻。a、b兩端的開路電壓UOC6-3bbba6-3b先求a、b兩端的開路電壓a、bRO（6-3c所示。bba6-3c用萬用表的電阻檔直接測量a、b兩端的等效電解法二：短路電流法：測量有源二端網(wǎng)絡a、bIO，a、b兩端的等效電阻6-3d所示。a、b

UI0I0

62bab6-3d求有源二端網(wǎng)絡a、b的短路電流得到有源二端網(wǎng)絡a、b兩端的等效電路為圖7-3f中右邊虛線部分。再將電R1R1的電流。bba6-除上述兩種求等效電阻RO的方法外，還有加壓求流法，外接電阻法等[練習題6-4]用定理求圖6-4a電路中，流過電阻RL上的電流I b6-a、bab6-4b求a、b兩端的開路電a、b兩端的等效電阻。6-4c直接測a、B兩端的等效電6-4d測量a、ba、b

UIR0IR0

10（U=12Va點的電流I0。a、b兩端的等效電阻為UI6-4d加壓求流法求等效電a、b

U012IR0 IR0解法四：外接電阻法：先測量a、bUOCR，測RU，a、b兩端的等效電阻R(Uoc

(

1)36-4f外接電阻R，測a、b兩端的電壓[6-5]6-5a所示電路中的電壓U2+ 6-結果 I2=- I3=- U2=-[6-6]6-6aRR與a、b兩端的等效內(nèi)ROR所獲得的功率最大。--+a-aab6-bbaR6-6-6-R3Ω1200Ｗ（最大。還可以調節(jié)其他值，這里就II6-6-6-

6-7e

6-所求的等效電路為 框6-分析暫態(tài)電路的波形可以用示波器做定性觀察，也可用Electronic 6-9a6-CircuitSchematicOptionShow/hideShowNode，6-9b所示。6-啟 6-tim（TSATtim（ESTOP分析節(jié)點Nodes 4，9d6-5）節(jié)點4電壓的大小，通過點擊圖6-8c中的游標按鈕 顯示窗口如圖6-9e所示。6-（X1Y1（X2Y2[6-8]6-10at=0S閉合，試求換路后，6-f(t)f()[f(0)f()]ef(0f(為換路后的穩(wěn)態(tài)值，τ為一階電路的時間Uc（t6-10bysisTransient菜單，time（TSATtime（ESTOP10b所示。6-4AddSimulate，得到電容電壓隨時間變化的曲6-10c所示。6-根據(jù)波形寫出UC（t）的表達式Uc(0)Uc(0)12VUc()8VUC()8(12

（見圖中Y1點的值Uc(t)8

1

8451t求解τ還可以用定理，先測出換路后，電容C兩端的等效電阻，如圖6-9d所示6-RC41035106Uc(t)8

8450tdU U()U(0)

8ic(t)C c e

e50t1e50t i2（t3為分析節(jié)點，啟動ysis菜單，點擊Transient，彈出如下框，如圖7-9e所示：6-Simulate336-10f6-19f33U3（0+）=9.7V（見表中Y1點

i2(t)

86

43

13

i(t)i(t)i(t)41e50t1e50t42e50t [6-9]6-11at=0S閉合，求開關UC（t tim（TSAT完成時間Endtime（ESTOP。如圖6-11c所示。圖中可知：UC（0+）UC（0-）=4V（1Y1點Uc(5V（2所示的Y2點C兩端的等效電阻，使用萬用表，選擇電阻檔（6-10e所：6-RC110310106解得：Uc(t)54

0015e100t(V[6-10]6-12aR1=3KΩ，R2=6KΩ，IS=3mA，C=5μFt=0SUC（t）及各支路電流。6-6- tim（TSATtim（ESTOP6-6-圖中可知：UC（0+）UC（0-）=9V（1Y1點Uc(6V（2所示的Y2點：6-時間常數(shù)：RC21035106解得：Uc(t)69

i(t)CdUC(t)UC()UC(0)e100t69e100t3e100t UC

6

Ri1(t)R1

3

2 i2(t)

UC

63e100t6103

112

[6-11]6-12aR=50KΩ，US=20V，C=4μF，在UR（t++-0.6s6-12b所示。開關S1的設開關S2的設6- tim（TSAT時間Endtime（ESTOP。同時選擇節(jié)點3為分析節(jié)點，點擊Add，如圖6-13c所示。6-6-圖中可知：UR（0+）19.64V≈20V（1Y1點UR()0V（2所示的Y2點6-6-時間常數(shù)：RC251034106100解得：UR020

10

[6-12]6-14a中，RCR++-6-6-點擊右上角，示波器顯示的波形如圖6-14c所示。通過點擊 6- ysis中的Transient分析，得到uo的波形。設定分析起始時間Start（TSART，為0s和分析完成時間Endtime（ESTOP）0. 。同時選擇節(jié)點、 分析節(jié)點，點擊Add。見圖6-14d所示。6-輸入輸入波uO的波6-若將原電路的電阻變?yōu)?00Ω，電阻R兩端的電壓輸出6-15f所示輸入波輸入波uO的波6-可見RC越小，uo[6-13]6-15aRCC+-+-解： ysis中的Transient分析，得到uo的波形tim（TSART12、13Add，設置（Settozero6-15b所示。6-Simulate12、136-15c6-RLRL電路中，電感上的電流不會發(fā)生躍變，即iL(0)iL(0流過電感的電tiL(t)iL()[iL(0)iL()]e其中R

，RL過di UL(t)L [iL()RiL(0)R]e[6-14]6-16a所示，電路原處于穩(wěn)態(tài)，t=0時，St≥0iL、i6-STimeon0.5s6-16b6-啟動ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，分析完成時間Endtime（ESTOP）為4.5s。同時選擇節(jié)點2為分析節(jié)點，點擊Add，如圖6-16c所示。6-圖中可知：UL（0+）5.95≈6V（1Y1點UL()0V（2所示的Y2點電阻檔（接法見圖6-16e所示。啟動右上角的仿真按鈕，得到電感L兩端的等效6-時間常數(shù)：L1 t

UL(t6e056e2tV（是一個放電過程i1(t)

U

126

2

2ti2(t)

US2

93

3

2tiL(t)i1(t)i2(t)2e2t32e2t53e2tiL（t）UL（t+-6-STimeon0.5s6-17b6-啟動ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，6-17c所示。=-UL()0V（2所示的Y2點6-時間常數(shù)：L1 t

UL(t4e054e2tV（是一個放電過程iL(t)

U

6(4e2t)

3

2tii6-1Ω1Ωi近似。1ΩRTimeon0.5s6-6-啟動ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，分析完成時間Endtime（ESTOP）為1.5s。同時選擇節(jié)點3為分析節(jié)點，點擊Add，如圖6-18c所示。6-6-6-圖中可知：U≈50V（1所示的Y1點）i≈50A所對應的時間（見右表1X1點）543.6ms。[6-17]6-19a所示，t=0S1閉合，t=1.5S2閉合，試畫C兩端的電壓曲線。6-6-6-啟動ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，6-19c6-Simulate3的電壓波形（即電容C兩端的電壓）6-19d6-[6-18]6-20a所示。t=012，t<0uC（t++-+-6-6-啟動ysisTransientStarttime（TSTART）0.45s，分析完成時間Endtime（ESTOP）為8s。同時選擇節(jié)點24為分析節(jié)點，點擊Add，如圖6-20c所示。6-啟動Simulate按鈕，得到節(jié)點24的電壓波形（即電C兩端的電壓）波形。見圖6-20d所示。6-Uc（0+）≈-UC()4V（2所示的Y2點法見圖6-20e所示。啟動右上角的仿真按鈕，可得到電容C兩端的等效電阻。6- 解得UC(t484)e412e6-6- Properties。設置如圖6-21c所示。6-啟 defined，點，點擊Add6-21d所示。6-21e所示。6-[6-20]6-22a12.5ms閉合，求電容兩端的電壓曲線及2.5ms時電容兩端的電壓。6-22b所示。6-啟 zerotie

0sEndtime（ESTOP）0.02s156-22c22d所示。得到開關閉合2.5ms（即15ms）時，電容兩端的電壓：UC（15ms）=1.1917V7EDA一.波特儀分

7.1交流電路的分出。波特儀（BodePlotter）7-17-1波特儀圖7-17-2波特儀面（Magnitude相頻特性（PhasePhase（VerticalI，F(xiàn)（HorizotalIF7-3點擊ysisSetup，顯示下列窗口，如圖7-4所，ACACAC電源AC電源7-4當交流電源的初相角為0Deg時，ysisSetup可以省略。圖7-5交流分析frequency終止頻率（Endfrequency：掃描時的終止頻率。typeLinea（頻（Numberpoints（Vertialscale（分貝ysis：7-1]：圖7-6a的電路圖中，已知

U1

，U

2270oVZ1Z20.1j0.5

Z35j5。求流過Z3I7-50Hz，Ｚ１和Ｚ２的等效電感為LXL33

2XL

27-7-6cModeDCAC。相位用波特儀測量，將7-6cI40HzF55Hz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到相頻特性。調節(jié)游標的水平位置為輸50Hz，垂直數(shù)值就是要求的相位值。I331.08/7-（輸入信號頻率7-2]7-7aUs

20oV，

IIω=1000rad/sR1=R2=1KΩ，L=1H，C=1μF，求U + 7-7-f1000雙擊電壓源，彈出下列框，如圖7-7c所示。點擊ysisSetup按鈕，7-雙擊電流源，彈出下列框，如圖7-7d所示。點擊ysisSetup按鈕交流。設置方法是，雙擊電流表圖標，將Mode形式DC改為AC。150Hz，水平終值F為165Hz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到相頻特159Hz，垂直數(shù)值就是要求的相位值。7-所求的U

+U-7-3]7-8au1+U-7-ωf100001592Hz8b7-8bI1kHz，水平終值F為2kHz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到相頻特1592Hz，垂直數(shù)值就是所求的相位值。U所求的 U

7-7-4]7-9aU=220V，R1=10Ω，R2=20Ω，X1=17.3Ω，求電7-50Hz0Deg，則對應X1LX

7-I17-9c7-9c上，選擇水平初值I為45Hz，水平終值F為55Hz。點擊Phase，啟動右上角的按I

7-I27-9d7-9d選擇水平初值I為45Hz，水平終值F為55Hz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，I211.00

7-I7-9e0.01Ω7-I18.92300 電路的總PUIcos(22018.92cos[0300 ,I、XC、XLR2IIII7-解：假設電源電壓U50Hz0DegR2、-jxC、jxL變成可變電Shift-R、Shift-C、Shift-LR、C、L的大小。I1=10A，I2=14.1A,（電流讀數(shù)與原題會有誤差I、XC、XL及7-R2200.38差

XL250501030.54

XC

250400106

[練習題7-6]電路如圖7-11a所示，已知R1=6Ω，R2=8Ω U 1）I1I2I；2）P、Q、S解：假設電源電壓U50HzXL換成等效電感LLXL

2XCCC

250

好，在控制面板上，選擇水平初值I45Hz，水平終值F為55Hz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到相頻特性。調節(jié)游標的水平位置為輸入電壓的頻率50Hz，I

2253.10

I17-11cI

I7-11d0.01ΩII

SUI22031功率因數(shù)coscos(uicos8.1[7-7]7-12aiS102sin105tAiiisf

7-15.92kH0Deg7-12bL為15.5kHz，水平終值F為16.5kHz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到I所求的14.2345I

7-LPI2R14.2328L7-所求的U

, +-+-U7-解：假設電源電壓U50HzXL換成等效電感LLXL

2XCCC

250

I所求的245I

7-SUI28.22 2)解：要提高功率因數(shù)，減少UIφ13d7-13eShift-CC的數(shù)值。7-7-13d電流滯后于電壓-C3180.33105F（總阻抗為感性，電流滯后于電壓-7-13e電流超前于電壓C3180.67213F（U[7-9]7-12a100oV，ω=100rad/s求該單口網(wǎng)絡的等效電路。Ua+a+-b7-U測量a、bf10015.92Hz0Deg7-12b接好。電壓的幅值用電壓表測出，注意應該將電壓表設置成交流（AC7-12b值I為10Hz，水平終值F為20Hz。點擊Phase，啟動右上角的按鈕，就可得到相15.92Hz，垂直數(shù)值就是要求的相位所的路電U385.76.6a、b

7-12b測量a、b兩端的開路電I所求的短路電流10.050I

7-12c測量a、b的短路電Ia、bZU385I

a、b7-12d。U38.23.UIabZU38.23I

38.2376.537.1.2

[7-10]7-13a+++U+++U---7-f40063.7Hz7-13b設定分析電源。設定方法是：分別雙擊電源u1和u2。在設置框內(nèi)點擊（ setup，u1和u2的設置見圖7-13c和7-13d所示。7-13c交流電源u17-13d交流電源u2顯示電路中的各個節(jié)點，啟動ysis中的（ACFrequency）菜單，設定（Startfrequency）50Hz（Endfrequency）65Hz，同時選擇節(jié)點9為分析節(jié)點，點擊Add，7-13e所示。7-13e7-13f10Ω電阻兩端的電壓的幅頻特性和相頻特從游標的數(shù)據(jù)窗口可以看出：10Ω電阻兩端的電壓U

22+++UU--7-7-電源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）為10kHz，同時選擇節(jié)點9為分析節(jié)點，點擊Add，如圖7-14d所示。7-7-[7-12]7-15a7-7-電源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）為10kHz，同時選擇節(jié)點9為分析節(jié)點，點擊Add，如圖7-15d所示。所所

7-7-[7-13]7-16a5Ω電阻兩端的電壓Uo+U+UC++U4U--C

電源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）為10kHz，同時選擇節(jié)點9為分析節(jié)點，點擊Add，如圖7-16d所示。7-7-2U2

0.9487-7-電源的 7- ysis中（AC 1Hz（End為100kHz，同時選擇節(jié)點13為分析節(jié)點，點擊Add，如圖7-17d所示。7-[7-15]7-18aR0→∞時，Uo+Uo-它的相位是+Uo-7-7-7-7-18c7-結果U

R10%時，Uo7-18d結果U

7-R100%時，Uo7-18e結果U

7-R100K100%時，Uo7-18f結果U

7-++U+U--解：該電路的諧振頻率f

7-

f76.9Hz

22103

A()3

()

Uo與Ui同相位。U7-電源的 7- ysis中（AC 1Hz（End為1.5kHz，同時選擇節(jié)點2為分析節(jié)點，點擊Add，如圖7-19d所示。7-7-7.2三相交流電路的分YΔY7-18所示。其中A、B、C叫火線，N叫零線。AABNC7-18三相交流電源的Y連3電壓）UP 3AABNCYΔ7-20AABAAB（a）三相負載的Y連

（b）三相負載的Δ連[7-15]UP=220VR1=R2=R3=22Ω。1）若三相負載變?yōu)镽-1=11Ω，R2=R3=22Ω，求負載的相電流與中線電流a結果 結果：IA=20A 7-21c7-21c測量不對稱負載有中線的負載相電結果：IA=15A

7-21d測量無中線的相電7-21e7-21e測量無中線的相電結果 f測量無中線，A相短路的相電結果：IA=30A中線斷開，A7-21gg測量無中線，A結果 [7-16]7-22a380V，有兩組負載，一組是Y連接ZY2230，另一組是Δ型連接Z3860 求：1）Y連接負載的相電壓；2）Δ型連接的相電流；3）I1I2I3IIIIII解：假設電源的頻率為50HzZY等效為一個電阻R22