1-3分析RLC元器件的交流特性

Multisim14.3电路仿真实训教程模块一

电工电路仿真与测量实训《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目三

分析RLC元器件的交流特性

职业岗位群应知应会目标（1）能理解正弦交流电的三要素（幅值、频率、初相位）及其在电路中的物理意义；（2）能描述单一元器件在交流电路中的阻抗特性；能描述有功功率、无功功率的定义并能进行相关计算；（3）能熟练运用Multisim14.3搭建并调试纯电阻、纯电感、纯电容交流仿真电路，正确使用示波器、电压表、电流表、瓦特表等仪器进行测量与分析；（4）能通过调整电源参数与元器件参数，观察并记录波形与数据变化，具备解决仿真中常见问题的实践能力；（5）能在仿真过程中养成严谨细致、规范操作的习惯，树立安全可靠、精益求精的工程意识。《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目三

分析RLC元器件的交流特性项目目录

任务一

分析正弦交流电的三要素特性任务二

分析纯电阻电路的交流特性任务三

分析纯电感电路的交流特性任务四

分析纯电容电路的交流特性知识链接一、正弦交流电的基本概念随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦交流电，其瞬时表达式为《Multisim14.3电路仿真实训教程》

知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、电路构建任务一分析正弦交流电的三要素特性

示波器观察交流电三要素的仿真电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一分析正弦交流电的三要素特性双击交流电压源，出现“AC_POWER”对话框，如图所示，在“值”选项卡中根据交流电压源的参数进行正确设置。“AC_POWER”对话框《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一分析正弦交流电的三要素特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》连线颜色设置任务一分析正弦交流电的三要素特性示波器可以观察一路或两路随时间变化的波形，可从仪表工具栏中直接调用。双通道示波器有3个接线端，A、B为输入信号通道，ExtTrig为外信号触发端，每个接线端均有2条引出线，分别接到信号的输入端和接地端。其交互界面及各部分功能如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》示波器的交互界面及各部分功能任务一分析正弦交流电的三要素特性在时间基准（时基）设置中，“标度”表示在X轴方向上每个刻度所表示的时间；“Y/T”表示在Y轴方向上显示通道A、B的输入信号。在通道A、B设置中，“刻度”表示在Y轴方向上每个格子所表示的电压。通道A、B有3种输入方式，“交流”表示屏幕显示输入信号的交流分量、“0”（地）表示将输入信号对地短接、“直流”表示屏幕显示输入信号的直流分量。在触发方式设置中，“边沿”表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号；“水平”表示是给输入信号设置门槛，当信号幅度达到触发电平时，示波器开始扫描。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一分析正弦交流电的三要素特性三、电路的仿真与分析1．运行仿真开启仿真，双击示波器，仿真波形如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》仿真波形任务一分析正弦交流电的三要素特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、纯电阻电路的相位关系

纯电阻电路的仿真电路任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》（二）仪器仪表本仿真电路中主要用到U1、U2与XWM1。U1为电流表，测量电阻所在支路的电流；U2为电压表，测量电阻的端电压。调用元器件后，双击电压表和电流表，在“值”选项卡中将模式调整为“AC”。要特别注意的是，在Multisim14.0中，电压表和电流表的仿真数据可能存在不准确的情况，建议改用万用表进行测量；而在Multisim14.3中，该问题已得到完善，电压表和电流表的交流仿真结果正常。XWM1为瓦特计，测量电路中的有功功率。任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》（三）电路的仿真分析1.运行仿真单击

，选择“参数扫描”选项，如图所示。在“分析参数”选项卡的“扫描参数”下拉列表中选择“器件参数”选项，“器件类型”为“Resistor”，“名称”为“R1”，参数及当前值默认设置。“扫描变差类型”为“线性”，停止值为1kΩ，开始值可自行选定，但不能超过停止值。“分析参数”选项卡任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》在“更多选项”中单击“编辑分析”按钮，弹出如图所示的对话框，“结束时间”为0.06s，正好为3个周期，单击“确定”按钮，完成相关参数设置。“瞬态分析扫描”对话框任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》在“输出”选项卡中添加变量，如图所示。“输出”选项卡任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》2.仿真分析完成设置后单击“Run”按钮，电压与电流的关系如图所示，从图中可以看出电阻的电压与电流的关系为

。电阻的电压与电流的关系任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、纯电阻电路的阻抗与功率（一）电路构建

纯电阻电路的仿真电路任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》（二）电路的仿真与分析1．运行仿真保持不变，同时改变电源的值（根据表1.11中的电源设定数据），观察电压表和电流表的读数。2．仿真分析（1）开启仿真，将电压表和电流表的读数填入表1.11。序号R1设定值/Ωu1设定值/V电压表读数/V电流表读数/A11000

21000

31000

41000

表1.11

不同负载下电压表和电流表的读数任务二

分析纯电阻电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、纯电感电路的相位关系

纯电感电路相位关系的仿真电路任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》（二）电路的仿真分析1.运行仿真单击

，选择“参数扫描”选项。在“分析参数”选项卡的“扫描参数”下拉列表中选择“器件参数”选项，“器件类型”为“Inductor”，“名称”为“L1”，参数及当前值默认设置。“扫描变差类型”为“线性”，停止值为，开始值可自行选定，但不能超过停止值。在“更多选项”中单击“编辑分析”按钮，“结束时间”为0.06s，正好为3个周期。2．仿真分析在“输出”选项卡中添加变量，完成设置后单击“Run”按钮，电压与电流的关系如图所示，从图中可以看出电感的电压

电流

。任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》电感的电压与电流的关系任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

电感上瞬时功率的波形任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、纯电感电路的阻抗

电感交流特性的仿真电路任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

序号感抗/ΩV1设定值/V电流表读数/A电压表读数/V16.286.28

26.2855

36.28100

46.28220

表1.12

不同电压源下电感两端电压表、电流表的读数任务四

分析纯电容电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、纯电容电路的相位关系

电容交流特性的仿真电路任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

任务三

分析纯电感电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》电容的电压与电流的关系任务四

分析纯电容电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、纯电容电路的阻抗（一）电路构建参照电容交流特性的仿真电路构建电路图，如下图所示。任务四

分析纯电容电路的交流特性《Multisim14.3电路仿真实训教程》

表1.13

不同电压源下电容两端电压表、电流表的读数序号容抗/ΩV1设定值/V电流表读数/A电压表读数/V1318.47100

2318.47220

3318.47380

4318.47500

任务拓展任务名称：用示波器观察电感的电压与电流的相位关系。任务要求：以电感交流特性的仿真电路图为基础，搭建含正弦信号源、电感及限流电阻的测试电路，采用Multisim14.3仿真或实物实操方式，用示波器双通道同步观测电感两端电压与支路电流波形。输入为1kHz、幅值5V的正弦交流信号，要求清晰捕捉波形的周期、峰值（最大值）及相位差异，验证电感电压超前电流90°的理论特性，数据记录完整准确。任务提示：（1）仪器设置。示波器双通道分别接入电感电压信号（通道A）和电流信号（通道B），时基挡位调至0.2ms/Div，电压挡位调至2V/Div（适配信号幅值），电流挡位根据探针量程调整（推荐200mA/Div）；设置信号源同步触发，确保波形稳定显示，逐一测量并记录周期（理论值为1ms）、电压峰值、电流峰值及相位差，对比测量值与理论值，分析偏差原因。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务拓展任务提示：（2