电路课程设计三相电路的分析与设计.doc

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1、电路课程设计报告基于PSPICE的典型电路研究与仿真分析专 业： 自动化 班 级： 08-2班 学 号: 20081077 姓 名： 杨明金 指导教师： 任兆香 完成日期： 200 10 年 5 月 10日设计题目：三相电路的分析与设计一课程设计目的：1.熟悉电路仿真PSPICE软件的功能，掌握该软件作业图形文件的编制方法及提交PSPICE进行分析的方法、步骤。2.设计、分析三相电源和负载作不同连接时，在负载对称和不对称情况下，线、相电压和线、相电流之间的关系。3.掌握PSPICE软件的数值输出方式，能据数值输出结果写出各相、线电压；各相、线电流的瞬时值表达式。二课程设计任务：1.用PSPIC

2、E软件自行设计三相电路系统。（电源侧线电压为380V，频率50HZ，负载阻抗自定，可参考书后作业题中的数据）（1）给出三相负载侧线、相电压和线、相电流的数值输出结果，并将其整理成瞬时值表达式。（2）对所得结果进行小结。2.改变负载参数使其不对称（参数的改变要在10倍以上，重复任务1。此时电路能否正常工作？为什么？如果忽略线路负载阻抗，该电路能否正常工作？） 3.提交设计报告三课程设计内容：(一)对称电路的设计和分析：1电路图：2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式：电源侧相电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A177) VP(A177) 5.000E+01 2.200E+

3、02 0.000E+00 FREQ VM(B177) VP(B177) 5.000E+01 2.200E+02 -1.200E+02FREQ VM(C177) VP(C177) 5.000E+01 2.200E+02 1.200E+02其三相相电压瞬时值表达式u1(t)=220Cos(314t+0) (V)u2(t)=220Cos(314t-120) (V)u3(t)=220Cos(314t+120) (V)电源侧线电压仿真数值分析输出结果： FREQ VM(A177,B177) VP(A177,B177) 5.000E+01 3.811E+02 3.000E+01FREQ VM(B177,C

4、177) VP(B177,C177)5.000E+01 3.811E+02 -9.000E+01FREQ VM(C177,A177) VP(C177,A177) 5.000E+01 3.811E+02 1.500E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A1,B1)=381.1Cos(314t+30) (V)u(B1,C1)=381.1Cos(314t-90) (V)u(C1,A1)=381.1Cos(314t+150) (V) 电源侧线电流仿真数值分析输出结果：FREQ IM(V_IA1) IP(V_IA1) 5.000E+01 1.089E+00 -2.941E-01 FREQ IM(V_IB

5、1) IP(V_IB1) 5.000E+01 1.089E+00 -1.203E+02FREQ IM(V_IC1) IP(V_IC1) 5.000E+01 1.089E+00 1.197E+02其三相线电流瞬时值表达式；iA1(t)=1.089Cos(314t-0.3) (A)iB1(t)=1.089Cos(314t-120.3) (A)iC1(t)=1.089Cos(314t+119.7) (A)电源侧相电流仿真数值分析输出结果：FREQ IM(V_IA1) IP(V_IA1) 5.000E+01 1.089E+00 -2.941E-01 FREQ IM(V_IB1) IP(V_IB1) 5

6、.000E+01 1.089E+00 -1.203E+02FREQ IM(V_IC1) IP(V_IC1) 5.000E+01 1.089E+00 1.197E+02其三相相电流瞬时值表达式：iA1(t)=1.089Cos(314t-0.3) (A)iB1(t)=1.089Cos(314t-120.3) (A)IC1(t)=1.089Cos(314t+119.7) (A)负载侧线电流仿真数值分析输出结果： FREQ IM(V_IA2) IP(V_IA2) 5.000E+01 1.089E+00 -2.941E-01FREQ IM(V_IB2) IP(V_IB2) 5.000E+01 1.089

7、E+00 -1.203E+02FREQ IM(V_IC2) IP(V_IC2) 5.000E+01 1.089E+00 1.197E+02 其三相线电流瞬时值表达式：iA2(t)=1.089Cos(314t-0.3) (A)iB2(t)=1.089Cos(314t-120.3) (A)iC2(t)=1.089Cos(314t+119.7) (A)负载侧线电压仿真数值分析输出结；FREQ VM(A277,B277) VP(A277,B277) 5.000E+01 3.773E+02 2.973E+01FREQ VM(B277,C277) VP(B277,C277) 5.000E+01 3.773

8、E+02 -9.027E+01FREQ VM(C277,A277) VP(C277,A277)5.000E+01 3.773E+02 1.497E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A2,B2)=377.3Cos(314t+29.73) (V)u（B2,C2）=377.3Cos（314t-90.27） (V)u(C2,A2)=377.3Cos(314t+149.7) (V) 负载侧相电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A277,N277) VP(A277,N277) 5.000E+01 2.178E+02 -2.671E-01 FREQ VM(B277,N277) VP(B277,N27

9、7) 5.000E+01 2.178E+02 -1.203E+02FREQ VM(C277,N277) VP(C277,N277) 5.000E+01 2.178E+02 1.197E+02其三相相电压瞬时值表达式:u(A2,N2)=217.8Cos(314t-0.3) (V)u(B2,N2)=217.8Cos(314t-120.3) (V)u(C2,N2)=217.8Cos(314t+119.7) (V)小结:由仿真数据可知，负载侧线电压幅值是相电压的倍，相位比 相电压超前30，负载侧线电流与相电流的幅值与相位都相等。选择负载时，不能使仿真结果相电压过小，过大或线电流过小、过大。（二）不对称

10、电路的设计和分析1电路图：（加中线）2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式：（加中线后） 电源侧线电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A177,B177) VP(A177,B177) 5.000E+01 3.811E+02 3.000E+01FREQ VM(B177,C177) VP(B177,C177)5.000E+01 3.811E+02 -9.000E+01FREQ VM(C177,A177) VP(C177,A177) 5.000E+01 3.811E+02 1.500E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A1,B1)=381.1Cos(314t+30) (V)u

11、(B1,C1)=381.1Cos(314t-90) (V)u(C1,A1)=381.1Cos(314t+150) (V)电源侧相电压仿真数值分析输出结果： FREQ VM(A177) VP(A177) 5.000E+01 2.200E+02 0.000E+00 FREQ VM(B177) VP(B177) 5.000E+01 2.200E+02 -1.200E+02FREQ VM(C177) VP(C177) 5.000E+01 2.200E+02 1.200E+02其三相相电压瞬时值表达式：u1(t)=220Cos(314t+0) (V)u2(t)=220Cos(314t-120) (V)u

12、3(t)=220Cos(314t+120) (V)负载侧线电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A277,B277) VP(A277,B277) 5.000E+01 3.796E+02 2.969E+01 FREQ VM(B277,C277) VP(B277,C277)5.000E+01 3.543E+02 -9.471E+01FREQ VM(C277,A277) VP(C277,A277) 5.000E+01 3.430E+02 1.512E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A2,B2)=379.6Cos(314t+29.69) （V）u(B2,C2)=354.3Cos(314t-94

13、.71) (V)u(C2,A2)=343.0Cos(314t+151.2) (V)负载侧相电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A277,N277) VP(A277,N277) 5.000E+01 2.284E+02 -1.318E+00FREQ VM(B277,N277) VP(B277,N277)5.000E+01 2.183E+02 -1.177E+02FREQ VM(C277,N277) VP(C277,N277) 5.000E+01 1.754E+02 1.143E+02其三相相电压瞬时值表达式：u(A2,N2)=228.4Cos(314t-1.318) (V)u（B2,N2）=

14、218.3Cos(314t-117.7) (V)u(C2,N2)=175.4Cos(314t+114.3) (V)负载侧线（相）电流仿真数值分析输出结果：FREQ IM(V_IA2) IP(V_IA2) 5.000E+01 5.711E-02 -1.320E+00FREQ IM(V_IB2) IP(V_IB2) 5.000E+01 1.092E+00 -1.177E+02 FREQ IM(V_IC2) IP(V_IC2) 5.000E+01 1.754E+01 1.136E+02其三相线电流瞬时值表达式：iA2(t)=0.05711Cos(314t-1.32) (A)iB2(t)=1.092C

15、os(314t-117.7) (A)iC2(t)=1.754Cos(314t+113.6) (A)中线电流仿真数值分析输出结果：FREQ IM(V_IN) IP(V_IN) 5.000E+01 1.685E+01 -6.365E+01其电流瞬时值表达式：IN(t)=16.85Cos（314t-63.65） (A)中性点电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(0,N277) VP(0,N277) 5.000E+01 9.952E+00 -3.151E+01其电压瞬时值表达式：V(0,N2)=9.952Cos(314t-31.51) (V)小结：不对称时，负载侧的线电压与相电压幅值与相位没什么函

16、数关系，由电路参数确定，负载侧各相线电流与相电流幅值与相位仍然相等。对于该电路，由于A相负载侧电流过小，C相负载相电压过小，所以该电路不能正常工作。不对称电路的设计和分析1电路图：（不加中线）：2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式：（不加中线后） 电源侧线电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A177,B177) VP(A177,B177) 5.000E+01 3.811E+02 3.000E+01FREQ VM(B177,C177) VP(B177,C177)5.000E+01 3.811E+02 -9.000E+01FREQ VM(C177,A177) VP(C177

17、,A177) 5.000E+01 3.811E+02 1.500E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A1,B1)=381.1Cos(314t+30) (V)u(B1,C1)=381.1Cos(314t-90) (V)u(C1,A1)=381.1Cos(314t+150) (V)电源侧相电压仿真数值分析输出结果： FREQ VM(A177) VP(A177) 5.000E+01 2.200E+02 0.000E+00 FREQ VM(B177) VP(B177) 5.000E+01 2.200E+02 -1.200E+02FREQ VM(C177) VP(C177) 5.000E+01 2.2

18、00E+02 1.200E+02其三相相电压瞬时值表达式：u1(t)=220Cos(314t+0) (V)u2(t)=220Cos(314t-120) (V)u3(t)=220Cos(314t+120) (V)负载侧线电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A277,B277) VP(A277,B277)5.000E+01 3.805E+02 2.943E+01 FREQ VM(B277,C277) VP(B277,C277) 5.000E+01 3.739E+02 -9.053E+01FREQ VM(C277,A277) VP(C277,A277)5.000E+01 3.775E+02 1

19、.503E+02其三相线电压瞬时值表达式：u(A2,B2)=380.5Cos(314t+29.43) （V）u(B2,C2)=373.9Cos(314t-90.53) (V)u(C2,A2)=377.5Cos(314t+150.3) (V)负载侧相电压仿真数值分析输出结果：FREQ VM(A277,N277) VP(A277,N277) 5.000E+01 3.681E+02 -2.728E+01FREQ VM(B277,N277) VP(B277,N277) 5.000E+01 3.557E+02 -9.069E+01FREQ VM(C277,N277) VP(C277,N277) 5.00

20、0E+01 1.822E+01 9.259E+01其三相相电压瞬时值表达式：u(A2,N2)=368.1Cos(314t-27.28) (V)u（B2,N2）=355.7Cos(314t-90.69) (V)u(C2,N2)=18.22Cos(314t+92.59) (V)负载侧线（相）电流仿真数值分析输出结果：FREQ IM(V_IA2) IP(V_IA2) 5.000E+01 9.202E-02 -2.729E+01 FREQ IM(V_IB2) IP(V_IB2) 5.000E+01 1.779E+00 -9.072E+01FREQ IM(V_IC2) IP(V_IC2) 5.000E+01 1.822E+00 9.187E+01其三相线电流瞬时值表达式：iA2(t)=0.09202Cos(314t-27.29) (A)iB2(t)=1.779Cos(314t-90.72) (A)iC2(t)=1.822Cos(314t+91.87) (A)中性点电压仿真数值分析输出结果： FREQ VM(N277) VP(N277) 5.000E+01 2.000E+02 1.225E+02其电压瞬时值表达式：V(0,N2)=200.0Cos(314t+122.5) (V)小结：通过以上比较。可知加中线可以使不对称三相电路的三相强制独立，各相工作互不影响，保证了安全供电的作用。