电工电子实验ewb仿真技术介绍之110.9m版

6EDA直流电路分[6-1]6-1a6-+++-+--6-1c电流源I1单独作用时各个支路的电6-1d电压源V1与电流源I1共同作用时各个支路的电[6-2]6-2a所示电路中各支路的电流和各元件（电源和电阻）7-6-2b电流源I1单独作用各支路的电流及各元件两端的电6-2c电压源V16-2d电流源I1和电压源V16-1I1-V1-I1、V1-结论：I1V1单独作用各支路电流的代数和，等于I1、V1共同作用时各支路6-2I1V1-I1、V1结论：I1V1单独作用各元件电压的代数和，等于I1、V1共同作用时各元件表6- I1-V1-I1、V1-结论：I1V1单独作用各元件功率的代数和，不等于I1、V1共同作用时各元6.1.2定6-3aR16-3aR1IbIa6-电路的作用可以用一个恒压源U0ROU0为该有源二端网络的开路电压，RO为所有独立源去掉（电压源短路，电流源开路）二端网络的等效电阻。a、b两端的开路电压UOC6-3bbba6-3b先求a、b两端的开路电压a、bRO（6-3c所示。bba6-3c用万用表的电阻档直接测量a、b两端的等效电解法二：短路电流法：测量有源二端网络a、bIO，a、b两端的等效电阻6-3d所示。a、b

UI0I0

62bab6-3d求有源二端网络a、b的短路电流得到有源二端网络a、b两端的等效电路为图7-3f中右边虚线部分。再将电R1R1的电流。bba6-除上述两种求等效电阻RO的方法外，还有加压求流法，外接电阻法等[练习题6-4]用定理求图6-4a电路中，流过电阻RL上的电流I b6-a、bab6-4b求a、b两端的开路电a、b两端的等效电阻。6-4c直接测a、B两端的等效电6-4d测量a、ba、b

UIR0IR0

10（U=12Va点的电流I0。a、b两端的等效电阻为UI6-4d加压求流法求等效电a、b

U012IR0 IR0解法四：外接电阻法：先测量a、bUOCR，测RU，a、b两端的等效电阻R(Uoc

(

1)36-4f外接电阻R，测a、b两端的电压[6-5]6-5a所示电路中的电压U2+ 6-结果 I2=- I3=- U2=-[6-6]6-6aRR与a、b两端的等效内ROR所获得的功率最大。--+a-aab6-bbaR6-6-6-R3Ω1200Ｗ（最大。还可以调节其他值，这里就II6-6-6-

6-7e

6-所求的等效电路为 框6-分析暂态电路的波形可以用示波器做定性观察，也可用Electronic 6-9a6-CircuitSchematicOptionShow/hideShowNode，6-9b所示。6-启 6-tim（TSATtim（ESTOP分析节点Nodes 4，9d6-5）节点4电压的大小，通过点击图6-8c中的游标按钮 显示窗口如图6-9e所示。6-（X1Y1（X2Y2[6-8]6-10at=0S闭合，试求换路后，6-f(t)f()[f(0)f()]ef(0f(为换路后的稳态值，τ为一阶电路的时间Uc（t6-10bysisTransient菜单，time（TSATtime（ESTOP10b所示。6-4AddSimulate，得到电容电压随时间变化的曲6-10c所示。6-根据波形写出UC（t）的表达式Uc(0)Uc(0)12VUc()8VUC()8(12

（见图中Y1点的值Uc(t)8

1

8451t求解τ还可以用定理，先测出换路后，电容C两端的等效电阻，如图6-9d所示6-RC41035106Uc(t)8

8450tdU U()U(0)

8ic(t)C c e

e50t1e50t i2（t3为分析节点，启动ysis菜单，点击Transient，弹出如下框，如图7-9e所示：6-Simulate336-10f6-19f33U3（0+）=9.7V（见表中Y1点

i2(t)

86

43

13

i(t)i(t)i(t)41e50t1e50t42e50t [6-9]6-11at=0S闭合，求开关UC（t tim（TSAT完成时间Endtime（ESTOP。如图6-11c所示。图中可知：UC（0+）UC（0-）=4V（1Y1点Uc(5V（2所示的Y2点C两端的等效电阻，使用万用表，选择电阻档（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）及各支路电流。6-6- tim（TSATtim（ESTOP6-6-图中可知：UC（0+）UC（0-）=9V（1Y1点Uc(6V（2所示的Y2点：6-时间常数：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。开关S1的设开关S2的设6- tim（TSAT时间Endtime（ESTOP。同时选择节点3为分析节点，点击Add，如图6-13c所示。6-6-图中可知：UR（0+）19.64V≈20V（1Y1点UR()0V（2所示的Y2点6-6-时间常数：RC251034106100解得：UR020

10

[6-12]6-14a中，RCR++-6-6-点击右上角，示波器显示的波形如图6-14c所示。通过点击 6- ysis中的Transient分析，得到uo的波形。设定分析起始时间Start（TSART，为0s和分析完成时间Endtime（ESTOP）0. 。同时选择节点、 分析节点，点击Add。见图6-14d所示。6-输入输入波uO的波6-若将原电路的电阻变为100Ω，电阻R两端的电压输出6-15f所示输入波输入波uO的波6-可见RC越小，uo[6-13]6-15aRCC+-+-解： ysis中的Transient分析，得到uo的波形tim（TSART12、13Add，设置（Settozero6-15b所示。6-Simulate12、136-15c6-RLRL电路中，电感上的电流不会发生跃变，即iL(0)iL(0流过电感的电tiL(t)iL()[iL(0)iL()]e其中R

，RL过di UL(t)L [iL()RiL(0)R]e[6-14]6-16a所示，电路原处于稳态，t=0时，St≥0iL、i6-STimeon0.5s6-16b6-启动ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，分析完成时间Endtime（ESTOP）为4.5s。同时选择节点2为分析节点，点击Add，如图6-16c所示。6-图中可知：UL（0+）5.95≈6V（1Y1点UL()0V（2所示的Y2点电阻档（接法见图6-16e所示。启动右上角的仿真按钮，得到电感L两端的等效6-时间常数：L1 t

UL(t6e056e2tV（是一个放电过程i1(t)

U

126

2

2ti2(t)

US2

93

3

2tiL(t)i1(t)i2(t)2e2t32e2t53e2tiL（t）UL（t+-6-STimeon0.5s6-17b6-启动ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，6-17c所示。=-UL()0V（2所示的Y2点6-时间常数：L1 t

UL(t4e054e2tV（是一个放电过程iL(t)

U

6(4e2t)

3

2tii6-1Ω1Ωi近似。1ΩRTimeon0.5s6-6-启动ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，分析完成时间Endtime（ESTOP）为1.5s。同时选择节点3为分析节点，点击Add，如图6-18c所示。6-6-6-图中可知：U≈50V（1所示的Y1点）i≈50A所对应的时间（见右表1X1点）543.6ms。[6-17]6-19a所示，t=0S1闭合，t=1.5S2闭合，试画C两端的电压曲线。6-6-6-启动ysisTransientStarttime（TSTART）0.4s，6-19c6-Simulate3的电压波形（即电容C两端的电压）6-19d6-[6-18]6-20a所示。t=012，t<0uC（t++-+-6-6-启动ysisTransientStarttime（TSTART）0.45s，分析完成时间Endtime（ESTOP）为8s。同时选择节点24为分析节点，点击Add，如图6-20c所示。6-启动Simulate按钮，得到节点24的电压波形（即电C两端的电压）波形。见图6-20d所示。6-Uc（0+）≈-UC()4V（2所示的Y2点法见图6-20e所示。启动右上角的仿真按钮，可得到电容C两端的等效电阻。6- 解得UC(t484)e412e6-6- Properties。设置如图6-21c所示。6-启 defined，点，点击Add6-21d所示。6-21e所示。6-[6-20]6-22a12.5ms闭合，求电容两端的电压曲线及2.5ms时电容两端的电压。6-22b所示。6-启 zerotie

0sEndtime（ESTOP）0.02s156-22c22d所示。得到开关闭合2.5ms（即15ms）时，电容两端的电压：UC（15ms）=1.1917V7EDA一.波特仪分

7.1交流电路的分出。波特仪（BodePlotter）7-17-1波特仪图7-17-2波特仪面（Magnitude相频特性（PhasePhase（VerticalI，F（HorizotalIF7-3点击ysisSetup，显示下列窗口，如图7-4所，ACACAC电源AC电源7-4当交流电源的初相角为0Deg时，ysisSetup可以省略。图7-5交流分析frequency终止频率（Endfrequency：扫描时的终止频率。typeLinea（频（Numberpoints（Vertialscale（分贝ysis：7-1]：图7-6a的电路图中，已知

U1

，U

2270oVZ1Z20.1j0.5

Z35j5。求流过Z3I7-50Hz，Ｚ１和Ｚ２的等效电感为LXL33

2XL

27-7-6cModeDCAC。相位用波特仪测量，将7-6cI40HzF55Hz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到相频特性。调节游标的水平位置为输50Hz，垂直数值就是要求的相位值。I331.08/7-（输入信号频率7-2]7-7aUs

20oV，

IIω=1000rad/sR1=R2=1KΩ，L=1H，C=1μF，求U + 7-7-f1000双击电压源，弹出下列框，如图7-7c所示。点击ysisSetup按钮，7-双击电流源，弹出下列框，如图7-7d所示。点击ysisSetup按钮交流。设置方法是，双击电流表图标，将Mode形式DC改为AC。150Hz，水平终值F为165Hz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到相频特159Hz，垂直数值就是要求的相位值。7-所求的U

+U-7-3]7-8au1+U-7-ωf100001592Hz8b7-8bI1kHz，水平终值F为2kHz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到相频特1592Hz，垂直数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，求电7-50Hz0Deg，则对应X1LX

7-I17-9c7-9c上，选择水平初值I为45Hz，水平终值F为55Hz。点击Phase，启动右上角的按I

7-I27-9d7-9d选择水平初值I为45Hz，水平终值F为55Hz。点击Phase，启动右上角的按钮，I211.00

7-I7-9e0.01Ω7-I18.92300 电路的总PUIcos(22018.92cos[0300 ,I、XC、XLR2IIII7-解：假设电源电压U50Hz0DegR2、-jxC、jxL变成可变电Shift-R、Shift-C、Shift-LR、C、L的大小。I1=10A，I2=14.1A,（电流读数与原题会有误差I、XC、XL及7-R2200.38差

XL250501030.54

XC

250400106

[练习题7-6]电路如图7-11a所示，已知R1=6Ω，R2=8Ω U 1）I1I2I；2）P、Q、S解：假设电源电压U50HzXL换成等效电感LLXL

2XCCC

250

好，在控制面板上，选择水平初值I45Hz，水平终值F为55Hz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到相频特性。调节游标的水平位置为输入电压的频率50Hz，I

2253.10

I17-11cI

I7-11d0.01ΩII

SUI22031功率因数coscos(uicos8.1[7-7]7-12aiS102sin105tAiiisf

7-15.92kH0Deg7-12bL为15.5kHz，水平终值F为16.5kHz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到I所求的14.2345I

7-LPI2R14.2328L7-所求的U

, +-+-U7-解：假设电源电压U50HzXL换成等效电感LLXL

2XCCC

250

I所求的245I

7-SUI28.22 2)解：要提高功率因数，减少UIφ13d7-13eShift-CC的数值。7-7-13d电流滞后于电压-C3180.33105F（总阻抗为感性，电流滞后于电压-7-13e电流超前于电压C3180.67213F（U[7-9]7-12a100oV，ω=100rad/s求该单口网络的等效电路。Ua+a+-b7-U测量a、bf10015.92Hz0Deg7-12b接好。电压的幅值用电压表测出，注意应该将电压表设置成交流（AC7-12b值I为10Hz，水平终值F为20Hz。点击Phase，启动右上角的按钮，就可得到相15.92Hz，垂直数值就是要求的相位所的路电U385.76.6a、b

7-12b测量a、b两端的开路电I所求的短路电流10.050I

7-12c测量a、b的短路电Ia、bZU385I

a、b7-12d。U38.23.UIabZU38.23I

38.2376.537.1.2

[7-10]7-13a+++U+++U---7-f40063.7Hz7-13b设定分析电源。设定方法是：分别双击电源u1和u2。在设置框内点击（ setup，u1和u2的设置见图7-13c和7-13d所示。7-13c交流电源u17-13d交流电源u2显示电路中的各个节点，启动ysis中的（ACFrequency）菜单，设定（Startfrequency）50Hz（Endfrequency）65Hz，同时选择节点9为分析节点，点击Add，7-13e所示。7-13e7-13f10Ω电阻两端的电压的幅频特性和相频特从游标的数据窗口可以看出：10Ω电阻两端的电压U

22+++UU--7-7-电源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）为10kHz，同时选择节点9为分析节点，点击Add，如图7-14d所示。7-7-[7-12]7-15a7-7-电源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）为10kHz，同时选择节点9为分析节点，点击Add，如图7-15d所示。所所

7-7-[7-13]7-16a5Ω电阻两端的电压Uo+U+UC++U4U--C

电源 7- ysis中的（AC 1Hz（Endfrequency）为10kHz，同时选择节点9为分析节点，点击Add，如图7-16d所示。7-7-2U2

0.9487-7-电源的 7- ysis中（AC 1Hz（End为100kHz，同时选择节点13为分析节点，点击Add，如图7-17d所示。7-[7-15]7-18aR0→∞时，Uo+Uo-它的相位是+Uo-7-7-7-7-18c7-结果U

R10%时，Uo7-18d结果U

7-R100%时，Uo7-18e结果U

7-R100K100%时，Uo7-18f结果U

7-++U+U--解：该电路的谐振频率f

7-

f76.9Hz

22103

A()3

()

Uo与Ui同相位。U7-电源的 7- ysis中（AC 1Hz（End为1.5kHz，同时选择节点2为分析节点，点击Add，如图7-19d所示。7-7-7.2三相交流电路的分YΔY7-18所示。其中A、B、C叫火线，N叫零线。AABNC7-18三相交流电源的Y连3电压）UP 3AABNCYΔ7-20AABAAB（a）三相负载的Y连

（b）三相负载的Δ连[7-15]UP=220VR1=R2=R3=22Ω。1）若三相负载变为R-1=11Ω，R2=R3=22Ω，求负载的相电流与中线电流a结果 结果：IA=20A 7-21c7-21c测量不对称负载有中线的负载相电结果：IA=15A

7-21d测量无中线的相电7-21e7-21e测量无中线的相电结果 f测量无中线，A相短路的相电结果：IA=30A中线断开，A7-21gg测量无中线，A结果 [7-16]7-22a380V，有两组负载，一组是Y连接ZY2230，另一组是Δ型连接Z3860 求：1）Y连接负载的相电压；2）Δ型连接的相电流；3）I1I2I3IIIIII解：假设电源的频率为50HzZY等效为一个电阻R22