上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计院系：电力工程学院专业年级（班级）：电力工程与管理2011192 班学生姓名：学号： 201129指导教师：杨尔滨、杨欢红成绩：2013年07 月 06 日教师评语：目录仿真实验一仿真实验二仿真实验三仿真实验四仿真实验五仿真实验六仿真实验七仿真实验八仿真实验九节点电压法分析直流稳态电路..........................1 戴维宁定理的仿真设计................................5 叠加定理的验证.. (8)正弦交流电路——谐振电路的仿真......................11 两表法测量三相电路的功率............................14 含受控源的RL 电路响应的研究........................18含有耦合互感的电路的仿真实验........................21 二阶电路零输入响应的三种状态轨迹....................27 二端口电路的设计与分析 (32)实验一节点电压法分析电路一、电路课程设计目的（ 1）通过较简易的电路设计初步接触熟悉Multisim11.0 。

（2）学会用 Multisim11.0 获取某电路元件的某个参数。

（3）通过仿真实验加深对节点分析法的理解及应用。

二、实验原理及实例节点分析法是在电路中任意选择一个节点为非独立节点，称此节点为参考点。

其它独立节点与参考点之间的电压，称为该节点的节点电压。

节点分析法是以节点电压为求解电路的未知量，利用基尔霍夫电流定律和欧姆定律导出（n – 1）个独立节点电压为未知量的方程，联立求解，得出各节点电压。

然后进一步求出各待求量。

下图所示是具有三个节点的电路，下面以该图为例说明用节点分析法进行的电路分析方法和求解步骤，导出节点电压方程式的一般形式。

图1— 1首先选择节点③为参考节点，则u3 = 0 。

设节点①的电压为u1、节点②的电压为u2，各支路电流及参考方向见图中的标示。

应用基尔霍夫电流定律，对节点①、节点②分别列出节点电流方程：节点①i S1i S2i1i 20节点②i S2i S 3i 2i30用节点电压表示支路电流：u1i1G1u1R 1u1u2i 2RG 2(u1u2 )2u2i3G 3u2R 3代入节点①、节点②电流方程，得到：i S1u 1 u 1 u 2 0i S2R 2R 1iS 2u 1 u 2 u 2iS3R 3R 2整理后可得：(11) u 11u 2iS1iS2R 1 R 2 R 21 1 1i S3 i S2R 2u 1 () u 2R 2R 3分析上述节点方程，可知：节点①方程中的 （ G1 + G2 ）是与节点①相连接的各支路的电导之和，称为节点①的自电导，用 G11 表示。

节点①方程中的 -G2 是连接节点①和节点②之间支路的电导之和，称为节点①和节点②之间的互电导，用G12 表示。

G12 = - G2 ，故 G12 取负值。

节点②方程中的 （G2 + G3 ）是与节点②相连接的各支路的电导之和， 称为节点②的自电导，用 G22 表示。

节点②方程中的 -G2 是连接节点②和节点①之间各支路的电导之和，称为节点②和节点① 之间的互电导，用 G21 表示。

且 G12 = G21 ，故 G21 取负值。

iS1 + iS2 是流向节点①的理想电流源电流的代数和，用 iS11 表示。

流入节点的电流取“ +”；流出节点的电流取“– ”。

iS3 – iS2 是流向节点②的理想电流源电流的代数和，用 iS22 表示。

iS3、 iS2 前的符号取向同上，即流入节点的电流取“+”； 流出节点的电流取“–”。

根据以上分析，节点电压方程可写成：G 11u1G 12u2iS11G 21 u 1 G 2 2u 2 i S 22这是具有两个独立节点的电路的节点电压方程的一般形式。

也可以将其推广到具有n 个节点（独立节点为 n – 1 个）的电路 。

综合以上分析，用节点分析法分析电路的一般步骤为：（ 1）指定电路中某一节点为参考点，标出各独立节点的电位符号。

（ 2）按照节点电压方程的一般形式，根据实际电路直接列出各节点的节点电压方程。

注意：在节点方程中，自电导为该节点上连接的所有电导之和，自电导总取正值；互电导 为连接相邻两个节点的所有电导之和，并取负值；在线性电路中， G12=G21 ， G23=G32 ， G31=G13 ；在节点方程的右边，流入节点的理想电流源的电流取“ +”号，流出节点的则取“– ”号。

例：用节点电压法求如下电驴的节点电压U n3 ；图 1—2解：节点编号如图 1— 2 所示，一节点 4 为参考节点， 节点 2 的节点电压为已知量U n 2 =10V ，可以少列一个方程，节点1、3 的 KCL 方程为：(1 1 )U n1 1U n2 I 01 0.5 0.5 1 1 1 0 ( )U n3 U n2 I 1 2 1 辅助方程 U n1 U n3 5联立求解上述方程组得：U n3 =103V三、仿真设计步骤：1.根据题目要求设计电路；2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算；3.对设计的电路用软件进行仿真模拟；4.观察仿真结果，与理论值进行比较；5.对结果进行分析，作出小结。

四、仿真实验电路及仿真结果仿真电路图如下所示：图 1—3103约等于 3.333，U n 3电压值的仿真结果与理论值相等。

五、设计总结1、熟练了仿真软件的使用；2、通过仿真实验，加强了对节点电压法的理解和应用；3、仿真分析方法简单方便，并且直观的测出所需数据；4、通过这次简单的的仿真实验，锻炼了动手实践和独立思考的能力。

实验二戴维宁定理的仿真设计一、电路课程设计目的1.验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。

2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

3.熟练应用 Multisim 软件仿真电路并掌握分析数据。

二、实验原理及实例1.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

2.戴维宁定理指出：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势U s等于这个有源二端网络的开路电压U oc，其等效内阻R eq等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

3.有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压短路电流法测Req在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U OC, 然后再将其输出端短路，测其短路电流I SＣ，且内阻为：U OCR SI SC（2）串并联法测R eq若含源一端口网络内部无受控源，将内部独立电压源短路，独立电流源开路，所得的无源一端口网络中电阻出现简单的串并联结构，应用串并联公式直接求等效电阻。

（3）外加电源法测R eq若一端口网络内部有受控源，则按等效电阻的定义，将含源一端口网络内所有独立电源变为零，将其独立电压源短路，独立电流源开路，在端口处外加一电源u，产生电流 i ，则R eq u i式中， u 并不一定是给出确定的值，只要找出u 与 i 的关系即可。

例：求解下列含源一端口网络的戴维宁等效电路。

（1）求开路电压U oc图2— 1（ a ）图2—1（b ）如图（ a ）所示，端口断开，以 b 点为参考节点，由节点电压法列点a ， c 的 KCL 方程如下：1 1 1 4 2U 1()U 1U oc8221U 1 (1 1)U oc 2U 122 5联立，可得： U oc48028.235V17（2）求短路电流 Isc如图（ b ）所示，端口短路， 以 b 点为参考节点， 由节点电压法列节点 a ，c 的 KCL 方程如下：1 11(82)U 14 2U 1, I sc2U12U 1联立，可得：Isc48 A4.36411110则 R eq6.47117戴维南等效电路如下图所示：图 2— 2三、仿真设计步骤：1.根据题目要求设计电路；2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算；3.对设计的电路用软件进行仿真模拟；4.观察仿真结果，与理论值进行比较；5.对结果进行分析，作出小结。

四、仿真实验电路及仿真结果仿真电路图如下所示：图2—3图2— 4仿真实验所得开路电压U V I A ；；oc 28.235 ; sc 4.364Req 6.470均与理论值相等；五、设计小结（1）通过仿真再一次验证了戴维南定理的准确性，加深了对其的理解，对我们在以后的学习中会更有帮助的。

（2）在连接各个电路元件的时候注意其正负，否则会导致数据错误。

（3）通过该实验，锻炼了我分析问题、解决问题的能力，让我进一步熟练掌握了用Multisim11.0 获取某电路元件的某个参数，并将结果与理论分析课程和实验课程所阐述的原实验三叠加定理的验证一、电路课程设计目的（1）验证线性电路叠加定理的正确性。

（2）学习使用 Multisim 仿真软件进行电路叠加定理模拟。

（3）加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识理解及应用。

二、仿真电路设计原理叠加原理指出，在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

本次设计的电路图如图所示：图3— 11）当 2V 电压源单独作用时：图 3—2由上述电路图得：Req42420( )243I0.375AI 10.25AI 2 0.125AU(1)I 240.5A2)当电流源独立作用时：图3— 3由电路图得： KCL1+I I1 I22I 14I I0.25AKVL0.5A4I4I 2得 I10.25AI 2得： U (2) 4 I 21V根据叠加定理得 U U (1)U(2) 1.5V三、仿真实验内容与步骤（ 1）由 2V 电源单独作用，记录下电压U(1)；（ 2）由 1A 电源单独作用，记录下电压U(2)；（3）两个电源共同作用，记录电压U ；（4）分析以上记录的数据，且与理论值进行比较，分析数据。

叠加定理验证实验原理仿真图如下：1）当独立电压源作用时：图 3—4U (1)0.5V2）当独立电流源作用时：图3—5U (2)1V3）当二者共同作用时：图3— 6U U U 1. 5V( 1 )( 2 )仿真实验符合电路叠加定理，即验证了叠加定理的正确性，而且，仿真实验中得到的值与理论计算值完全相等，可认为误差接近零。

四、实验注意事项1）在仿真实验中，要注意右上角的开关按钮，在每次改动时，要关闭开关。

2)要正确理解独立的含义。