电路实验(二)课程设计实验报告-rlc串连电路的零输入响应和阶跃响应

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1、南京工程学院电力工程学院10/11学年第2学期实验报告课程名称电路实验(二)实验名称RLC串连电路的零输入响应和阶跃响应班级名称电力093学生姓名学号同组学生姓名实验时间2011.5.20实验地点工程实践中心9号站229实验报告成绩:评阅教师签字:年月日电力工程学院二〇〇七年制-16-一、实验目的1、当R变化时,分别观察:过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减振荡、等幅度振荡时的UC的零输入响应和阶跃响应波形。2、熟悉Multisim9的具体操作。3、通过仿真,分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。二、原理简述能用二阶微分方程描述

2、的电路称为二阶电路,它在电路结构上含有两个独立的动态电路元件。在二阶电路中,给定的初始条件应有两个,它们由储能元件的初始值决定。RLC串联电路的零输入响应,它可用下述线性二阶常微分方程描述:与电路结构参数相关的两个特征根为:A1,A2由初始条件:所决定。(1)当,则为两个不相等的实根,电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。(2)当,则为两个相等的负实根,电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程。(3)如果,则为两个不相等的共轭根,电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。三、实验接线图(a)临界阻尼响应,R=2kΩ时

3、,开关从上拨到下时,如图9.65所示。从下拨到上时,如9.66所示。图9.65RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应-16-(开关从上到下是零输入相应,开关从下到上是阶跃响应)图9.66零输入响应-16-(b)R=5kΩ时,零输入响应过阻尼电路,电路如图9.69所示。图9.69零输入响应过程阻尼电路(开关从上到下是零输入响应,开关从下是阶跃响应)(c)欠阻尼,R=10Ω时,电路如图9.72所示。-16-图9.72响应欠阻尼电路(开关从上到下是零输入响应,开关从下是阶跃响应)(d)等幅振荡,R=0Ω时。电路如图9.75所示。-16

4、-图9.75等幅电路四:仿真结果-16-图9.67零输入响应临界阻尼波形图9.68阶跃响应临界阻尼波形图9.70零输入响应过阻尼波形-16-图9.71阶跃响应过阻尼波形图9.73零输入响应欠阻尼波形-16-图9.74阶跃响应欠阻尼波形图9.76零输入响应等幅波形-16-图9.77阶跃响应等幅波形五、结论本次上机实验利用Multisim软件对RLC串联电路的响应进行了仿真,得出了二阶系统的响应随阻尼比不同而变化的情况,揭示了阻尼比系数和响应曲线之间的关系。只要适当调整R,L,C的参量数值,并对虚拟实验仪器进行合理设置,便可得到理

5、想的RLC串联电路的阻尼振荡曲线,从而形象、准确地反应RLC电路中阻尼振荡的全过程,进而体现了二阶系统的动态性能。电阻R很小的时候,L,C之间能量的交换占主导作用,电阻消耗的能量较小,在整个过程中,波形将呈现衰减振荡的状态,将周期性地改变方向,储能元件也将周期性地交换能量,所以当时,电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。当电阻R很大时能量来不及交换就再在电阻中消耗掉了,电路只发生单纯的积累或释放能量的过程,所以当时,电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。零输入响应中,电容在整个过程中一直释放储存的电能,电流始终不改变

6、方向,当t=0时,i=0,当t→∞时,i=0,所以在放电过程中电流必然要经历从小到大再趋于零的变化,电流达到最大值的时候之前,电感吸收能量,建立磁场,之后电感释放能量,磁场逐渐衰减,趋向消失。当时,电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程,在电磁振荡中,临界阻尼与欠阻尼和过阻尼相比,系统从运动趋于平衡所需的时间最短。当R=0时,电路为等幅振荡,电路中电压或电流的振荡副度保持不变,振荡过程中不消耗能的量。-16-六、实验心得、体会通过这两次课的学习,我初步的掌握了Multisim9的使用方法和了解了它的对于电路研究优越性,并

7、且能够用Multisim9独立的做一些简单的电路模拟实验,验证一些已经学过的电路原理和现象,从而加深对电路原理的理解和认识,令我受益匪浅。Multisim9这个软件几乎可以模拟任何比较简单的电路,并且可以使误差很小,结果变得更加精确,最最重要的一点是它可以使很危险的电路实验变的很安全,在模拟电路实验的时候没有任何危险,可以让人安全的进行实验来验证一些电路原理和特点,是一个非常实用简便的电路实验模拟工具。以后在学习电路以及其他与之有关的课程时,可以模拟实验课堂上所讲到的理论知识,通过实验感受到理论知识的正确性,达到知行结合,从而

8、达到更好的学习效果。这次上机电路模拟实验让我对电路产生了更大的兴趣,可以自己设计实验进行一些电路原理的验证,也可以通过这个软件运行验证一些重要电路。Multisim9是个既安全又方便的软件,可以为以后的电路学习提供了很大的方便。这两次学习让我对电路有了更多的认识,让我在以后的

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