实验三-RLC串联谐振仿真实验

实验三RLC串联谐振仿真实验一、实验目的1、验证RLC串联电路谐振条件及谐振电路的特点。2、学习使用MULTISIM11仿真软件进行电路模拟。二、实验原理1）理论分析1．发生谐振时满足wCwL1；2．复阻抗)1(1wCwLjRjwCjwLRZ，可见谐振时复阻抗的模最小，即RZ；3．谐振电流RUI，可见谐振时电流值最大。（2）实例RLC串联电路图如图1所示。图1（原理图）图2（相量图）设电源电压02200,5.07,2UVLmHCmF，f=50HZ,R=10理论计算，因为：12314,1.592fLC所以：电路发生谐振；电流：电压：02200RUIRV电阻R的电感L的电压：035.02490LUjLIV电容C的电压：电流、电阻R的电压、电感L的电压、电容C的电压的相量图如图2所示。三、仿真实验1、谐振条件的验证：通过设计当1LC和1LC的两种情况对比得出谐振发生的条件，根据原理图1设计仿真实验当1LC时的电感与电容的电压数值，和此时电源电压与电阻电压的波形图相位，如图3和图4所示，图3（仿真图并测量电感与电容的电压）图4（电源电压与电阻电压的波形图）改变电容C的值，其他条件不变时即：02200,2,2UVLmHCmF，f=50HZ,R=10时设计仿真图如图5图6（当电路不发生谐振时的电源电压与电阻电压的波形）00220022010UIAAR035.02490CIUVjC根据仿真实验的结果可以知道：当1LC时电感与电容的电压数值相等，并且此时电源电压与电阻电压的波形图相位相同，当1LC时电感与电容的电压数值不相等，并且此时电源电压与电阻电压的波形图相位不相同（有相位差如图6）。根据两种情况的比较可以知道：谐振发生的条件是1LC。2、RLC串联谐振电路的特点的验证：在电路中串联一个电流表，并改变电容和电感的数值，记下每一次仿真的电流值的大小，并判断是否发生谐振。仿真图如图7所示，电感(mH)1.074.075.078.07100.07电容（mF)22233电流(A)21.82921.97322.00021.7656.870是否发生谐振否否是否否表1图7（在谐振和非谐振时测量电流大小）1)有仿真实验图7和表1可知：当电路发生谐振时，电路为阻性，阻抗最小，电流最大。2)有仿真图4可以观察到电源电压和电阻负载两端电压的波形同相位，又因为电阻和电流同相位，所以可知：当电路发生谐振时，电源电压与电流同相位。图8（电感和电容的电压波形图）3)通过观察仿真图8可知：当电路发生谐振时，电感电压与电容电压大小相等，相位相反。四、结论与误差分析1、在误差允许的范围内，理论结果与仿真结果相同；2、在用交流电压表测量电感电压与电容电压有微小的误差，主要原因是：电压表有内阻，和在理论计算时对的取值不精确造成的。五、实验总结1.注意仿真仪表的接线是否正确。2.仿真实验时应注意频率和角频率之间换算关系，即2f；3.由于电流和频率都为近似值，实验值与理论值之间存在误差，应尽量保证数据的准确性。红色为电容蓝色为电感4.每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。