电路课程设计报告.doc

课程设计说明书 no.5引言:随着计算机技术日新月异的发展，计算机仿真技术已成为现代工程技术中一种有效的方法。在电子行业，multisim、protel等电子仿真软件，已成为电子工程设计的必备工具。对机电类专业的学生而言，“电子技术”课程设计是学生学习完理论课后，进行的一次综合性训练，其目的是培养学生综合运用所学理论知识的能力、独立设计电子产品的能力和对电力产品实际安装、调试的能力。如何提高“电子技术”课程设计的作用？基于multisim的电子技术课程技术研究，引入计算机仿真思想和方法，引入了计算机仿真技术，“虚拟样机”调试的概念，采用multisim eda软件，“虚拟样机”，指导学生进行“电子技术”课程设计，取得了较好的效果。ni multisin 11.0软件简介：multisim是美国国家仪器（ni）有限公司推出的以windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。multisim提炼了spice仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的spice技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过multisim和虚拟仪器技术，pcb设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。课题背景：提高功率因数对企业具有重要的经济意义，一个企业在电网里用电，要用两种功率：即有功功率和无功功率。有功功率是供给能量转换、变成机械能、热能、化学能等生产过程中的有效消耗。无功功率主要是供给电机、变压器、接触器、供电线路等电感负载交变磁场的能量消耗。无功功率不是“无用功率”。它和有功功率一样在电气设备运行中起重要作用。但是无功功率在电网中输送又带来了另一个问题，就是无功功率和有功功率一样会在线路、电动机、变压器以及其它用电设备中引起电能损耗。任何电网、变电站或一个企业的供用电，由无功功率所引起的电能损耗都是十分可观的。特别是大的电网。企业在电网里用电，经过长距离的输送，几次升压、降压，无功损耗就相当的高，因此就出来了功率因数这个非常重要的用电参数。 电力系统中必须保持经济合理的功率因数，也就是需具备足够的无功无率来保持系统的电压水平，满足系统的安全、稳定、运行的要求。 电力系统无功功率不足是不行的，它将引起电压降低，使电力设备不能发挥正常出力，并容易造成电网振荡解列，引起大面积的停电。 电力系统有功功率不足也是不行的，它将引起频率下降，又间接地影响电压。功率因数低的危害：1.增加了供电线路和变压器的有功功率损耗 2.影响了电网里的发电和输、变电设备的能力 3.增加了电网的电压损失u，影响供电电压的质量 4.增加了企业的电费支出 提高功率因数的方法：1提高企业的自然功率因数 2采用同步电动机进行无功补偿 3用电容器进行人工补偿 实验目的:1、学习并运用ni multisim软件 2、基于ni multisim软件对交流电路进行仿真分析，通过电容器人工补偿，能将功率因数由 cos1提高到cos2实验课题：rl串联电路为一老式日光灯电路的模型，已知r=250，l=1.56h。将此电路接在电压为220v、频率为50hz的正弦电压源上。（1）测量日光灯电路的电流，功率和功率因数；（2）如果要将功率因数提高到0.95，试问需与日光灯电路并联多大的电容？此时电路的电流、总功率为多少？日光灯电路的电流、功率是否变化？（注：电容值在05f之间） 实验步骤:一、针对问题（1）1、打开multisim 11.0 界面2、放置器件及相应虚拟仪器：元件放置：工作区内单击右键，选择place componentsourcespower-sourcesac power放置电源 同样方法放置电阻：place componentbasicresistor250电容：place componentbasiccapacitor1.56虚拟仪器放置：仿真仪器万用表 仿真仪器功率表3、连接电路：选中r1 ，crtl+r顺时针旋转90度选中l1 ，crtl+r顺时针旋转90度crtl+shift+w，调出导线，依次进行连接4、电路原理图如图1图1-电路原理图5、运行仿真仿真结果如图2图2-仿真参数结果6、仿真结果分析：功率表测得节点1、节点2间电压u（有效值），电流i（有效值）功 率：p=39.971w 功率因数：=0.45437万用表设置如图，测得电流有效值i因为万用表串联在电路中即显示值i就是所求值i=399.868ma7、仿真结果验证 解： 阻抗z=r+jl=250+490j i=u/| z | 带入解得 i=400ma399.868 设阻抗角为cos=r/（r2+2l2）可视功率 s=ui=88 有用功率 p1=88cos=40w39.971w功率因数=p/s=0.454540.45437仿真正确二、针对问题（2）1、在图4基础上，放置虚拟可变电容器c。2、调节可变电容大小双击电容，弹出属性对话框，将可变电容最大值改为5f3、重复2放置虚拟仪器万用表、功率表，连接后如图3 图3-并联电容后电路原理图4、运行仿真结果如图4调节可变电容大小，使功率表中功率因数的读数为0.95 图4-并联电容后仿真参数结果5、仿真结果分析如图4并联电容c=5f*0.86=4.3f总电流i总=191.349ma 399.86ma 有用功率p1=39.975w日光灯电流399.868ma=399.868ma功率39.971w39.975w故日光灯电流、功率不变如分析，日光灯支路电流未变，总电流减小，进而并联电容后节约了能源。6、仿真结果验证 解：根据复功率守恒原理接入电容c后 s = s1 + sc即scos=s1cos1=p1（有用功率）ssin=s1sin1-cu2由以上两式解得c=p1u2(tan-tan1) cos=0.45454 cos1=0.95最后解得c=4.298f4.3fs1cos1=p1 则s1=42.1由于接入电容是并联接入，电容与电阻串联组合，即节点1、2间电压不变，所以日光灯电流、功率不变仿真正确心得体会：回顾这三天的课设历程，曲折可谓一语难尽。在此期间我有过失落，也有过热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的就是属查阅了很多次设计书和指导书。因为堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。但最终这次课程设计还是顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老