1-4剖析RLC串联多组态交流特性

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》项目四

剖析RLC串联多组态交流特性

职业岗位群应知应会目标（1）能描述RL、RC、RLC串联电路中电压与电流的相位关系，理解功率因数的物理意义及电压与电流相位差的计算方法；（2）能运用相量图分析交流电路中各电压的相位关系，能描述各元器件电压的代数和与总电压不相等的本质原因；（3）能准确采集仿真数据，规范记录电压、电流、功率及相位等信息，并借助仪表进行波形分析与相位判断；（4）能结合理论对仿真结果进行分析，解释电压与电流的相位关系，绘制相量图，并具备初步的电路调试与故障排查能力；（5）能养成严谨规范的操作习惯，提升数据记录与逻辑分析的规范性。《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目四

分析RLC元器件的交流特性项目目录

任务一

剖析RL串联电路的交流特性任务二

剖析RC串联电路的交流特性任务三

剖析RLC串联电路的交流特性知识链接一、RL串联电路1.电压与电流的相位关系RL串联电路的相量图如图所示，总电压超前总电流，电路呈感性。构成一个电压三角形，如图所示，由此三角形可知，端电压有效值与各分电压有效值的关系是相量和，而不是代数和。《Multisim14.3电路仿真实训教程》2.电压与电流的大小关系知识链接二、RC串联电路1.电压与电流的相位关系RC串联电路的相量图如图所示，总电流超前总电压，电路呈容性。构成一个电压三角形，如图所示。由此三角形可知，端电压有效值与各分电压有效值的关系是相量和，而不是代数和。《Multisim14.3电路仿真实训教程》2.电压与电流的大小关系知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接《Multisim14.3电路仿真实训教程》2.电压与电流的大小关系一、电压与电流的大小关系任务一剖析RL串联电路的交流特性

RL串联仿真电路1《Multisim14.3电路仿真实训教程》

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一剖析RL串联电路的交流特性项目U1/VUR1/VUL1/VI/A理论值

测量值

表1.15

RL串联电路的仿真数据一、电压与电流的相位关系任务一剖析RL串联电路的交流特性

RL串联仿真电路2《Multisim14.3电路仿真实训教程》（二）仪器仪表本仿真电路中使用了一个瓦特计XWM1、一个示波器XSC1、一个波特测试仪XBP1，三个仪器可以直接从仪表工具栏中调用。XWM1用于测量电路的有功功率，其中电压表与V1并联，电流表串联接入被测电路。XSC1的通道A显示交流电压源的波形，通道B显示电阻电压的波形，其连线颜色设置为蓝色。XBP1能产生一个频率范围很大的扫描信号，主要用于测量电路幅频特性和相频特性，其中IN为输入端，与V1并联；OUT为输出端，与R1并联，其连线颜色设置为蓝色。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一剖析RL串联电路的交流特性（三）电路的仿真与分析1．运行仿真开启仿真，双击XSC1和XWM1，可得仿真波形如图与功率仿真数据如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一剖析RL串联电路的交流特性2．仿真分析（1）从瓦特计的读数上可以看出电路的

（有功/无功）功率为

，功率因数为

。（2）从仿真波形中可以看出，在RL串联电路中，其电压和电流的相位关系为电压

（超前/滞后）电流，电路呈

。（3）电路中电流的相位角可以借助波特测试仪确定。双击XBP1，其交互界面如图所示。模式选择“相位”，垂直轴自动选择“线性”，拖动波特测试仪屏幕左边的游标至处，可得本电路中电流的相位角为

。根据电路图可知电压源V1的相位为

，由此可以得出本电路电压与电流的相位差为

。

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一剖析RL串联电路的交流特性（4）电路中电压与电流的相位差也可以通过理论计算，你能通过表1.15中的仿真数据，分析出相位差为多少吗？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一剖析RL串联电路的交流特性一、电压与电流的大小关系任务二

剖析RC串联电路的交流特性

RC串联仿真电路1《Multisim14.3电路仿真实训教程》

《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目U1/VUR1/VUC1/VI/A理论值

测量值

表1.16

RC串联电路的仿真数据任务二

剖析RC串联电路的交流特性一、电压与电流的相位关系

RC串联仿真电路2《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

剖析RC串联电路的交流特性（二）仪器仪表本仿真电路中使用了一个瓦特计XWM1，一个示波器XSC1，一个波特测试仪XBP1。（三）电路的仿真与分析1．电路仿真开启仿真，双击XWM1和XSC1，可得仿真波形与功率仿真数据如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

剖析RC串联电路的交流特性2．仿真分析（1）从瓦特计的读数上可以看出电路的

（有功/无功）功率为

，功率因数为

。（2）从仿真波形中可以看出，在RC串联电路中，其电压和电流的相位关系为电压

（超前/滞后）电流，电路呈

。（3）电路中电流的相位角可以借助波特测试仪确定。双击XBP1，如图所示。可得本电路中电流的相位角为

。根据电路图可知电压源V1的相位为

，由此可以得出本电路电压与电流的相位差为

。

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

剖析RC串联电路的交流特性（4）电路中电压与电流的相位差也可以通过理论计算，你能通过表1.16中的仿真数据，分析出相位差为多少吗？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

剖析RC串联电路的交流特性一、电压与电流的大小关系任务三

剖析RLC串联电路的交流特性

RLC串联仿真电路1《Multisim14.3电路仿真实训教程》

《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目U1/VUR1/VUL1/VUC1/VI/A理论值

测量值

表1.17

RLC串联电路的仿真数据任务三

剖析RLC串联电路的交流特性二、电压与电流的相位关系

RLC串联仿真电路2《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

剖析RLC串联电路的交流特性（二）仪器仪表本仿真电路中使用了一个瓦特计XWM1，一个示波器XSC1，一个波特测试仪XBP1。（三）电路的仿真与分析1．电路仿真开启仿真，双击XWM1和XSC1，可得仿真波形与功率仿真数据如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

剖析RLC串联电路的交流特性2．仿真分析（1）从瓦特计的读数上可以看出电路的

（有功/无功）功率为

，功率因数为

。（2）根据仿真波形，红色波形为电源的波形，蓝色波形为电阻R1的电压波形，由于电阻电压与电流同相，所以可以借助电阻电压的波形观察电路中电压与电流的相位关系。从仿真波形中可以看出，其电压与电流的相位关系为电压

（超前/滞后）电流，电路呈

。（3）电路中电流的相位角借助波特测试仪确定。双击XBP1，如图所示，可得本电路中电流的相位角为

。根据电路图可知电压源V1的相位为

，由此可以得出本电路电压与电流的相位差为

。

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

剖析RLC串联电路的交流特性（4）电路中电压与电流的相位差也可以通过理论计算，你能通过表1.17中的仿真数据，分析出相位差为多少吗？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

剖析RLC串联电路的交流特性任务拓展任务名称：RLC串联电路的仿真与计算。任务要求：改变RLC串联仿真电路1中V1的频率，使得电容与电感的电压相等，将各物理量的测量值记录于表1.18中，尝试画出电压与电流的相量图并思考此时电路处于什么样的状态？任务提示：V1的频率为40~50（步长为0.5Hz）。《Multisim14.3电路仿真实训教程》表1.18

RLC串联电路的仿真数据项目U1/Vf/HzUR1/VUL1/VUC1/VI/A测量值