三相电和受控源的实验报告

受控源及三相电路相序的测定一．四种受控源：（a）电压控制电压源（vcvs）(b)电压控制电流源(vccs)(c)电流控制电压源(ccvs)(d)电流控制电流源(cccs)二．受控源的特征1.实验原理：受控源是用以描述电子器件中控制特征的一种电路的模型。特点是输出端为电压源或者电流源的特征，而输出电压或电流的大小受输入端（控制端）的电压或电流的控制。受控源的特征：控制特征和输入特征2.实验目的：（1）加深对受控源的理解；（2）熟悉受控源特征的测试方法；3.仿真：受控源特性实验电路仿真图vcvs：V146V/VUU2DC1e-009W0.444uA+-2U4DC10MW184.000V+-U3DC10MW4.000V+-U1DC1e-009W-0.184A+-3V24V1R12kΩKey=A50%04vccs：U1DC1e-009W91.997A+-U2DC1e-009W0.222uA+-U3DC10MW2.000V+-U4DC10MW-91.996kV+-V12V1I146MhoU23R12kΩKey=A50%04ccvs:I14mAV146ΩIU1DC1e-009W-0.184mA+-U2DC1e-009W4.000mA+-U3DC10MW4.000pV+-U4DC10MW0.184V+-231R12kΩKey=A50%40cccs:I14mAI246A/AIR11kΩKey=A50%U1DC10MW4.000pV+-U2DC10MW-91.990V+-U3DC1e-009W4.000mA+-U4DC1e-009W0.184A+-23410三．实验内容：vcvs特征的测量电路cccs特征的测量电路ccvs特征的测量电路ccvs特征的测量电路I111A/AA/AIR1I221AA102V112VR12kV21V/VU120R11I221AAV111I021⑴测量vcvs的控制特征u2=f(u1)|Rl=常数Rl=1kΩ，调节可调电压源，在不同的电压u1下，测量U1,I1,U2,I2的数值，计算μ=u2/u1测量vcvs的输出特征u2=f(i2)|u1=常数维持u1=4v,改变Rl,测u2,i2⑵测量cccs的控制特征I2=f(I1)|Rl=常数Rl=500Ω，调节可调电流源，在不同的电压I1下，测量U1,I1,U2,I2的数值，计算β=i2/i1测量vcvs的输出特征u2=f(i2)|i1=常数维持I1=4mA,改变Rl,测u2,i2⑶测量vccs的控制特征I2=f(u1)|Rl=常数Rl=1kΩ，调节可调电流源，在不同的电压u1下，测量U1,I1,U2,I2的数值，计算g=i2/u1R1I11A/AIV15V1kHz100HzAM210测量vcvs的输出特征u2=f(i2)|i1=常数维持u1=2v,改变Rl,测u2,i2⑷测量ccvs的控制特征U2=f(i1)|Rl=常数Rl=1kΩ，调节可调电流源，在不同的电压i1下，测量U1,I1,U2,I2的数值，计算r=u2/i1测量vcvs的输出特征u2=f(i2)|i1=常数维持i1=4mA,改变Rl,测u2,i2四．实验数据表格(1)VCVS控制特征测量数据U1(v)4320-2-3-4I1(mA)0000000U2(v)7.995.9940-3.99-6.01-8.00I2(mA)-8.08-6.06-4.0404.046.078.08μ=U2/U12.022.022.022.022.032.02vcvs输出特征测量数据RL(KΩ)12345U2(V)8.018.018.018.018.01I2(mA)-8.09-4.03-2.68-2.01-1.65(2)cccs的控制特征测量数据I1(m43210-1-2-3-4A)U1(v)000000000I2(mA)-7.98-5.98-3.99-2.0302.043.995.968.00U2(V)4.063.042.031.040-1.04-2.02-3.03-4.07β=I2/I1-1.995-1.993-1.995-2.03-2.04-1.995-1.987-2.00vcvs输出特征测量数据RL(Ω)500400300200100U2(V)4.063.252.431.630.82I2(mA)-7.98-7.98-7.98-7.98-7.98五．三相电路仿真分析1.实验原理：三相电路中负载的连结方法：星形接法和三角形接法（1）星形接法的负载电路：线电压是相电压的√3倍；线电流等于相电流（2）三角形接法的负载电路：线电压等于相电压；线电流是相电流的√3倍（3）三相交流电路有功功率的测量方法一般有三功率表法和二功率表法两种方法补充：三相交流电的原理与相序测定目前电能的生产、输送和分配，一般都采用对称三相制。对称三相制就是由3个频率相同、幅值相等、相位互差120°度的正弦电动势组成的电源系统．三相交流电源和单相交流电源比具有以下优点：(1)发电方面：相同尺寸的发电机，三相式比单相式可提高功率50％；(2)输电方面：在相同输电的条件下。三相输电线路比单相输电线路节省有色金属25％；(3)配电方面：三相变压器比单相变压器更经济，在不增加任何设备的情况下，可供三相或单相负载共同使用；(4)用电方面：三相电流能产生旋转磁场，从而可以制造出结构简单、性能良好、运行可靠、维护方便的三相异步电动机。所以三相交流电的应用特别重要。1．产生：正弦三相电源都是利用三相同步发电机供电的，如右图所示，其主要组成部分是定子和转子。(1)转子通入直流电后产生磁通，并使定转子间的气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。(2)当原动机带动转子沿顺时针方向恒速旋转时，三个定子绕组切割磁力线而感应出三个正弦电动势(电压)(3)三个正弦电压的特点：①频率相同；②幅值相同③相位互差120度，,称为一组对称电压(4)三相发电机原理图;转子是转动的。转子铁心上绕有转子绕组，通以直流励磁。选择合适的转子磁极的极面形状和励磁绕组的布置情况，可使定子与转子间的空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。由于转子转速是均匀的且绕组是相同的，，所以正弦电压频率相同,幅值相同。2．三相对称电压的表示：三相同步发电机三个定子绕组中的感应电动势相当于三个独立的正弦电压源，以A相为参考，三相对称电压的表达式为：⑴瞬时值表示：UA=sqrt(2)*U*sinwt;UB=sqrt(2)*U*sin(wt-120°);uC=sqrt(2)*U*sin(wt+120°).式中，U为电压有效值。(2)用相量表示：úA=U∠0°;úB=U∠-120°;úC=U∠120°(3)三相对称电压的瞬时值之和或相量之和为零，即uA+uB+uC=0;úA+úB+úC=03．相序：三相交流电到达零值（或最大值）的顺序称为相序。三相交流电源的相序对某些设备有直接的影响。例如，相序不同，三相电动机的转动方向就不同；相序有错，电度表的计量就不准确。因此，常常要预先知道三相电源的相序。关于三相电相序有两种：正相序和逆相序，A相可以任意指定，但A相一经确定，比A相滞后120°的就是B相，比B相滞后120°的就是c相。判断的方法有多种，其中较为简单的方法是：利用三相交流电中，在无中线时，若所接负载为不平衡负载，则每一相负载上的电压值将发生不平衡分配这一特点，可以人为的接上不平衡负载，通过对某一相电压值的测量，可以判断出各相序；下面利用三相负载不平衡且无电源中性线时的原理电路进行分析：设N是负载中性点，AN间接电容，BN和CN间接电阻，如果使两个灯泡的阻值和电容的容抗相等即R=Xc，由相最形式基尔霍夫KcL定律UAN/（-jXc）+UBN/R+UCN/R=0可得UN=-0.2+0.6j=0.63U∠108.4°,A相电容承受的电压为UAN=UA-UN=(1.2-0.6j)U=1.34U∠-27°;B相灯泡承受的电压为UBN=1.5U∠-101.5°;c相灯泡承受的电压为UCN=0.4U∠138.4°根据以上分析的结果可以判断：若电容所在那一相为A相，则灯泡比较亮的为B相，较暗的为c相。根据灯泡的亮暗程度可以判断电源相序，这种判断方法比较直观，电路接线很简单，所用的自炽灯泡、电容这些元件很容易找到。考虑到普通灯泡的额定电压为电源的相电压，最亮的一相灯泡实际要承受1．5倍相电压，电容要承受1．34倍相电压，普通灯泡满足不了要求,所以可把图中的灯泡换成每相两只功率相等的灯泡。若选用4只60w的白炽灯，则电容可选2．0uF，耐压值为500V的纸介电容器。2.实验目的：（1）通过仿真实验进一步加深对三相电路的理解（2）掌握对称三角电路线电压与相电压、线电流和相电流之间的关系（3）学会用Multisim10仿真软件测量三相电路的电压、电流及功率的方法3.实验内容：（1）理论公式推导：判断相序UnN=(jωcUA+UB/R+UC/R)/(jωc+1/R+1/R)=(jUA+UB+UC)/(j+2)(UA=UP∠0°)=(j-1)UA/(j+2)=0.632UP∠108.44°=(-0.2+j0.6)UPUbn=UB-UnN=UP∠-120°-0.632UP∠108.4°=1.5UP∠-101.6°Ucn=UC-UnN=UP∠120°-0.632UP∠108.4°=0.4UP∠138.4°三相电源A相接电容时，B相灯上的电压比C相灯上的电压高，因此，B相灯要比C相灯亮32UCUCAUAnUAUbnUB正相序：按照各相电压经过正峰值得先后次序来说，它们的相序是A,B,C称为正序；负相序:若各相电压到达正峰值得先后次序为UA(t)，UC(t),UB(t)，称为负序;仿真图:V150Vrms60Hz0°V260V50HzX1220VX2220VC12uF150U1AC10MW95.060V+-U2AC10MW27.096V+-234测量值：w22.5vV85.5v误差计算：（27.096-22.5）*100%/27.096=16.9%（95.06-85.5）*100%/95.06=10.1%总结：通过这次的电工自主实验，我最大的收获就是学会了如何运用Multisim技术来提高自己做实验的效率，同时也少走了许多的弯路，节约了大量时间。利用Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有更多优点：设计与实验可以同步进行，可以边设计变实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可以方便地对电路参数进行测试与分析，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，速度快，效率高；设计和实验的电路可以在产品中使用。计算机虚拟仿真软件易学易用，便于通信工程、电子信息、自动化、电气控制等专业学生学习和进行综合性的设计、实验，有利于培养综合分析能力、开发能力和创新能力。仿真与现实存在一定的差别，产生误差的原因：仿真软件所得出的数据只是根据理论的出的，而现实中由于人为原因、器材原因会引起一些误差，这些也在所难免。这次试验让我体会到了实践的乐趣，明白了除了老师课上教的之外，还有好多东西是需要我们课后自己探索的。真可谓，学无止境。