電路實習(xí)報告要求

思想政治課實踐

------萬用表安裝實習(xí)

班級建電1001

學(xué)號101605111

姓名郭羽楠

二0一二年六月

目錄

(一)實習(xí)的目的和任務(wù)…………………………………………1(二)萬用表………………………………………………………1

一、萬用表的概述…………………………………………1二、萬用表的技術(shù)指標(biāo)三、萬用表的工作原理

1、直流電流測量電路2、直流電壓測量電路

3、多量程交流電壓測量電路4、直流電阻測量電路四、萬用表的安裝步驟五、萬用表的校驗

1、校驗方法2、校驗結(jié)果3、誤差分析

六、調(diào)試中出現(xiàn)的故障及解決方法七、萬用表使用方法及注意事項(三)實習(xí)總結(jié)(四)參考資料

附錄1萬用表電路圖附錄2萬用表裝配圖附錄3元件清單序號名稱規(guī)格型號代號數(shù)量單位10.44R11電阻只20.5R21電阻只………………………………IN40076……二極管D1～D6只………………………………

一、實驗教學(xué)目的與要求電工實習(xí)是電氣類專業(yè)的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過電工實習(xí)使學(xué)生掌握常用電工工具。常用電工儀表的正確安裝和使用方法，掌握照明用具布線安裝及電工安全作業(yè)的基本技能訓(xùn)練。樹立勞動觀點，發(fā)揚理論聯(lián)系實際的科學(xué)作風(fēng)，為今后從事生產(chǎn)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。1、知識要求

①熟悉常用電工儀表及工具的名稱、規(guī)格和使用方法。②了解常用電工儀表的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途等。

③掌握磁電系儀表配置分流器及附加電阻的計算方法。

2、技能要求

①掌握常用電工工具的正確使用方法和安全注意事項。②熟悉電子產(chǎn)品的安裝及焊接工藝。

③能獨立完成萬用表的安裝、調(diào)試和校驗工作。

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電路分析課程設(shè)計

報告書

4.1仿真設(shè)計

1.用網(wǎng)孔法和節(jié)點法求解電路如圖4.1-1所示電路2A113A+u_+i_2V

jX圖4.1-1

（a）用網(wǎng)孔電流法計算電壓u的理論值。

（b）利用multisim進行電路仿真，用虛擬表驗證計算結(jié)果。（c）用節(jié)點電位法計算電流i的理論值。（d）用虛擬表驗證計算結(jié)果。4A解：

（1）網(wǎng)孔法：

由圖4.1-4分別設(shè)網(wǎng)孔電流i1，i2，i3；

根據(jù)已知

i1=2A，3i=-3A.

-3i1+5i2-i3=2（1）-i2+i3=-（2+u）（2）

聯(lián)立（1）（2），解得u=2V，i2=1A

（2）節(jié)點法：

設(shè)3Ω電阻上方的節(jié)點為節(jié)點1，1Ω電阻上方的節(jié)點為節(jié)點2則有：

用multisim進行電路仿真所得結(jié)果如下圖所示：

如圖電壓表和電流表所示，和計算的結(jié)果一致，驗證了節(jié)點法和網(wǎng)孔法定

的正確性。

2、疊加定理和齊次定理的驗證如圖所示電路：

圖4.1-2

（a）使用疊加定理求解電壓u的理論值；

（b）利用multisim進行電路仿真，驗證疊加定理。

（c）如果電路中的電壓源擴大為原來的3倍，電流源擴大為原來的2倍，使用齊次定

理，計算此時的電壓u；

（d）利用multisim對（c）進行電路仿真，驗證齊次定理。解：（a）根據(jù)疊加定理求電壓u的理論值：1.當(dāng)電壓源單獨作用時，電流源斷路，

設(shè)含有三個電阻的網(wǎng)孔電流為1，含有電壓源的網(wǎng)孔電流為

網(wǎng)孔電流為

ii2，含有受控電流源的

i3。

利用網(wǎng)孔法以及輔助方程有：

7i1i20i13i22i34i33uu42i1聯(lián)立解得u(1)

9v

2.當(dāng)電流源單獨作用時，電壓源短路，

設(shè)電流源上方的節(jié)點為節(jié)點1，2Ω電阻上方的節(jié)點為節(jié)點2，用節(jié)點法，有：

111()u1u22424111u1(1)u23u(2)442u(2)u1(2)u7v解得：

所以uu(1)u(2)16v

（b）利用multisim進行電路仿真所得結(jié)果如下：當(dāng)電壓源單獨作用時，u(1)9v

當(dāng)電流源單獨作用時，u(2)7v

總電壓為：uu(1)u(2)16v

比較（a）（b），電路仿真所得結(jié)果與理論值保持一致，驗證了疊加原理的正確性。（c）

根據(jù)齊次定理求電壓的理論值為：

（d）利用multisim進行電路仿真所得結(jié)果如下：

當(dāng)電流源單獨擴大為原來的2倍時：

當(dāng)電壓源單獨擴大為原來的3倍時：

總電壓u為：

顯然，電路仿真所得結(jié)果與理論值保持一致，即uu齊次定理成立。

3．替代定理的驗證如圖所示電路：

(1)u(2)41v。從而證明了

圖4.1-3

（a）求R上的電壓u和電流i的理論值；

（b）利用multisim進行電路仿真，分別用相應(yīng)的電壓源u和電流源i替代電阻R，

分別測量替代前后支路1的電流i1和支路2的電壓u2，驗證替代定理。

解：

（a）運用網(wǎng)孔法計算R上的電壓u和電流i的理論值為：

4i12i2i322i15i26

i13i36

解得：

i2.186AuRi4.372v

（b）利用multisim進行電路仿真，可得如下結(jié)果：

用虛擬表測得電阻R上的電壓U=4．372V，通過R的電流I=2．186A與理論值一致。

用一個與電阻兩端電壓相同的電壓源代替電阻，用虛擬表測出電流I1和電壓U2如下：

用一個與電阻兩端電流相同的電流源代替電阻，用虛擬表測出電流I1和電壓U2如下：

通過比較（a）（b），可以驗證替代定理

4、測如下電路中的N1、N2的戴維南等效電路參數(shù)，并根據(jù)測得參數(shù)搭建其等效電路；分別測量等效前后外部電流I，并驗證是否一致。

圖4.1-4

解：首先用multisim把圖4.1-4的電路畫出來，并用電流表測得i的電流，如

下圖所示：

把電路的左邊進行戴維南等效，分別算出開路電壓

uoc和短路電流iscisc，如下圖所示：

由圖可得，開路電壓

uoc=6v,短路電流isc=3A，則等效電阻Req=2Ω。

uoc和短路電流iscisc，如下圖所示：

同理可得右邊電路的開路電壓

由圖可得，開路電壓

uoc=8v,短路電流isc=2A，則等效電阻Req=4Ω。

將左右電路進行戴維南等效，如下圖所示：

顯然，電流I的值都是1.053A，從而驗證了戴維南等效電路定理的正確性，定理成立。

5、設(shè)計一階動態(tài)電路，驗證零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的齊次性。

如圖所示電路，t0時的電壓u1x(t)，u1f(t)理論值，并合理搭建求解時所需仿真電路圖。（b）若Us改為16V，重新計算u1x(t)理論值。并用示波器觀察波形。找出此時u1x(t)與

（a）中u1x(t)的關(guān)系。

（c）Us仍為8V，Is改為2A，重新計算u1f(t)理論值。并用示波器觀察波形。找出此時

u1f(t)與（a）u1f(t)的關(guān)系。

（d）若Us改為24V，Is改為8A，計算u1(t)全響應(yīng)

圖4.1-5

解：

根據(jù)已知，

Req23//64，所以

Reqc0.004s

（a）t0時電路圖如下所示：

根據(jù)換路定理有：

求零輸入響應(yīng)：

零輸入響應(yīng)時，應(yīng)將激勵置零（電壓源短路，電流源開路），所以將電流源置零。

uc(0)uc(0)4v

將3Ω和6Ω的電阻等效成一個電阻，由于它們是并聯(lián)關(guān)系，所以電壓不變，則：

3642u1x(20)3622，

t2e250t(v)所以零輸入響應(yīng)為：

u1x(t)u1x(0)e，t0

求零狀態(tài)響應(yīng)：

零狀態(tài)響應(yīng)時，應(yīng)將初始狀態(tài)置零，

零狀態(tài)響應(yīng)等效電路

3//6//2=1Ω，則

u1f(0)414v

t的等效電路

u1f()4(3//6)8v

則零狀態(tài)響應(yīng)為:

u1f(t)u1f()[u1f(0)u1f()]et84e250tv,t0

下面是用multisim進行電路仿真的電路圖：

250tu4evU16v1"(t)(b)同理可得，s時的零輸入響應(yīng)：，t0，

用multisim進行電路仿真：

250tu42eI2A1f(t)（c）同理可得，當(dāng)s時的零狀態(tài)響應(yīng)為：，t0，

用multisim進行電路仿真：

（d）當(dāng)Us=24v，Is=8A時，不變，同理解得，

uc(0)24612v,根據(jù)換路定理，uc(0)uc(0)12v66，126v22，

，t0，

u1(0)2所以，

u1x(t)6e250tu1f(0)8(3//6//2)818vu1f()8(3//6)8216v，

，

所以，

u1f(t)168e250t，t0，

所以全響應(yīng)為：

u1(t)u1x(t)u1f(t)1614e250tv，t0

結(jié)論：①t

IRU/R0.20AICU/ZCUjwc0.590oAU100v設(shè)，則，，

ooILU/ZLU0.490oAojwl，所以IIRILIC0.23326.6A，

向量圖

用multisim進行電路仿真：

由此可得：KCL、KVL定理在相量形式中也是成立的。

8、如圖所示一階動態(tài)電路，在t

解：（a）t0時的電路為：

根據(jù)網(wǎng)孔法有：

9i26i368i36i243i1(0)解得：i1(0)0(A)

iii(0)231t=∞時的電路為：

根據(jù)電路可得：

62(A)3633622)0.1(s)又有RC(365t225t故可得：i1(t)i1()i1(0)i1()ee2(A)，t0

33i1()（b）用multisim進行電路仿真：

結(jié)論：觀察示波器顯示的波形與理論計算值一樣，從而可以驗證三要素法的正確

性。

4.2綜合設(shè)計

設(shè)計1：設(shè)計二級管整流電路。

條件：輸入正弦電壓，有效值220V，頻率50HZ；要求：輸出直流電壓20V+2V。解：電路原理圖以及最終的波形為：

由結(jié)果可以看出得出的直流電壓是在20V附近變動。二極管具有單向?qū)�通的作用，如圖

設(shè)計可以將電壓的負值濾掉。兩個電阻可以起到一個分壓的作用使R=1的兩端電壓分得20V左右的電壓。將電容并在R=1的兩端使得電容兩端的電壓也是20V左右。電容電容充當(dāng)電源放電而且電壓保持不變，因為一直有來自二極管的電流充電，而且周期為0.02秒，即電容兩端電壓能維持不變的放電到輸出端。將電容的C調(diào)的小一點可以使充放電的速度加快，就可以使得輸出電壓變化幅度很小。

設(shè)計2:設(shè)計風(fēng)扇無損調(diào)速器。

條件：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇電機的端電壓成正比；風(fēng)扇電機的電感線圈的內(nèi)阻為200

歐姆，線圈的電感系數(shù)為500mH。風(fēng)扇工作電源為市電，即有效值220V，頻率50Hz的交流電。

要求：無損調(diào)速器，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由最高至停止分為4檔，即0，1，2，3檔，其中

0檔停止，3檔最高。

設(shè)計圖如下：

（1）下圖為0檔，端電壓為零，故停轉(zhuǎn)；

2）下圖為1檔，端電壓為73.333V，轉(zhuǎn)速為低等；

（3）下圖為2檔，端電壓為110V，轉(zhuǎn)速為中等；

（4）下圖為3檔，端電壓為220V，轉(zhuǎn)速為高等

設(shè)計3:設(shè)計一階RC濾波器。

條件：一數(shù)字電路的工作時鐘為5MHz，工作電壓為5V。但是該數(shù)字電路的+5V電

源上存在一個100MHz的高頻干擾。

要求：設(shè)計一個簡單的RC電路，將高頻干擾濾除。設(shè)計圖如下:

5MHz電源單獨作用的電路圖及對應(yīng)的波形圖如下：

100MHz電源單獨作用的電路圖及對應(yīng)的波形圖如下

濾波后的電路圖及對應(yīng)的波形圖如下：

如上圖，通過簡單的RC電路將100MHz的高頻率波形基本濾去，而經(jīng)過濾波后的波形圖基本和5MHz頻率矩形波一致，可以看做將高頻率波濾去了。

設(shè)計4:降低電力傳輸損耗電路的設(shè)計

條件：一感性的電力傳輸線路（包含電路損耗），負載為感性阻抗，傳輸電壓可變。

電路等效結(jié)構(gòu)如圖所示：

要求：設(shè)計兩種降低傳輸損耗的方法。不得改變整個電路的阻抗性質(zhì)，分別畫出電

路，給出詳細得分析。

解：設(shè)負載的功率因數(shù)為cos

o設(shè)負載電壓U2的初相為零，即U2U20v

由于負載吸收功率PU2Icos，故線路電流IP

U2cos所以線路損耗功率為：P損耗P2Ir12r1；

U2cos22所以，要減少損耗就應(yīng)該提高U2或功率因數(shù)cos。所以有兩種方案：

第一種：提高負載的電壓。

對一個變壓器：

U0N0I1,U1N1I0U0，I0為原線圈電壓，電流，U1,I1為副線圈電壓，電流。

當(dāng)我們降低

N0的比值時，即相應(yīng)的提高U1，降低I1，以提高了U2。N1

P1減少。損耗I1r02第二種：當(dāng)負載端口并聯(lián)電容，若電容電流為Ic（其超前電壓90），

原理電路圖如

下：

則

線路電流為

IICIL其向

量關(guān)系如圖：

原理電路圖如下：

則線路電流為IICIL其向量關(guān)系如圖：

由圖可以看出：線路電流I明顯減少。由向量知道12，并聯(lián)電容C

后cos1cos2，功率因數(shù)增加了，所以P損耗P2Ir12r1會減小。2U2cos2仿真電路如下：第一種方法：（提高負載的電壓）

未升壓時的功率，左邊為傳輸損耗，右邊為所需功率：

升壓后的功率，左邊為傳輸損耗，明顯減小，右邊為所需功率卻幾乎不變：

提高負載的電壓，使的保證所需功率不變條件下，大大的減少了傳輸損耗

第二種方法：（加大功率因數(shù)法，即負載端口并聯(lián)電容）并聯(lián)電容前：

測得11.12059.00%

22.241

并聯(lián)電容后：

測得

可驗證并聯(lián)電容提高電力傳輸效率，減小電力傳輸損耗。

39.59791.06%

43.477

設(shè)計7:設(shè)計題：已知ω=103rad/Zs=Rs+jXs=50+j100ohm,R=

100ohm,Us=100V,現(xiàn)手頭只有電容器，問在R電源之間連接一個什么樣的電路才能使R獲得最大功率Pm，畫出仿真電路圖，并求出元件的參數(shù)取值和Pm的值。

解：電路原理圖以及最終示數(shù)為：

（100-jX1）*(-jX2)/(100-jX1-jX2)=50-j100;X1=1/(ω*C1);X2=1/(ω*C2);

所以：C1=79.27μF；

C2=30.11μF。

UR=(50-100j)*R2/|R2-jX1|=70.71V;所以：Pm=UR2/R2=50W。理論值與實驗值基本一致。

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