ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СХЕМ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MULTISIM Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.3

Заяц Д.С. студент

4 курс, факультет «Электромеханический» Омский Государственный Университет Путей Сообщения

Россия, г. Омск ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СХЕМ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MULTISIM Виртуальное моделирование является неотъемлемой частью информатизации учебного процесса, удобным инструментом для выполнения учебных и научных исследований, в частности по электротехническим дисциплинам. Оно не призвано заменить традиционный физический эксперимент, но дает возможность глубже понять физику явлений. В статье приведены результаты исследования полупроводниковых диодов и схем выпрямления в программной среде Multisim.

Ключевые слова: нелинейный элемент, вольт-амперная характеристика, полупроводниковый диод, виртуальное моделирование, программная среда Multisim.

Zayats D.S.

student 4 course, faculty "Electromechanical" Omsk State University of Communication Pathways

Russia, Omsk INVESTIGATION OF NONLINEAR ELEMENTS AND SCHEMES IN THE MULTISIM PROGRAM ENVIRONMENT Virtual modeling is an integral part of the informatization of the educational process, a convenient tool for the implementation of educational and scientific research, in particular on electrical engineering disciplines. It is not intended to replace the traditional physical experiment, but it provides an opportunity to better understand the physics of phenomena. The article presents the results of research of semiconductor diodes and rectification circuits in the Multisim software environment.

Key words: nonlinear element, current-voltage characteristic, semiconductor diode, virtual simulation, Multisim software environment.

Электрическая цепь относится к классу нелинейных, если она содержит хотя бы один нелинейный элемент. В свою очередь нелинейным является такой элемент, параметры которого зависят от величины тока или напряжения. В реальных электрических цепях нелинейными характеристиками обладают различные полупроводниковые приборы, катушки с ферромагнитными сердечниками, трансформаторы, электрические машины, электронные и ионные приборы, магнитные усилители и др.

Значение нелинейных цепей и систем для практики огромно. Только в них возможно осуществить: преобразование переменного тока в постоянный

и наоборот, преобразование частоты тока, стабилизацию токов и напряжений, модуляцию и детектирование колебаний, усиление сигналов, умножение и деление частоты, автоколебательные режимы. В то же время, возникающие в нелинейных цепях эффекты могут быть нежелательными.

Большинство нелинейных элементов (НЭ) представляется вольт-амперными характеристиками (ВАХ), которые могут быть симметричными и несимметричными.

Полупроводниковый диод имеет несимметричную характеристику. Именно несимметричная характеристика диода лежит в основе теории выпрямления тока, поскольку прямое и обратное сопротивления, например

5 7

кремниевых диодов, отличаются в 10-10' раз. Характеристики всех НЭ определяются экспериментально.

Виртуальное моделирование является неотъемлемой частью информатизации учебного процесса. Оно не призвано заменить традиционный физический эксперимент, но дает возможность глубже понять физику явлений. Виртуальное моделирование является удобным инструментом для выполнения учебных и научных исследований, в частности по электротехническим дисциплинам.

Программная среда Multisim компании National Instruments является удобным средством для создания электрических схем различной сложности.

Целью данной статьи является исследование полупроводниковых диодов и схем выпрямления в программной среде Multisim. Эта среда позволяет снимать ВАХ элементов, получать осциллограммы и результаты измерений виртуальными приборами в различных схемах.

Для снятия ВАХ диода собрана схема:

Рисунок 1 - Исследование ВАХ диода с помощью измерительных

приборов

01

г

•1

(И

к«, «а

Рисунок 2 - Исследование диода с помощью построителя ВАХ

В среде МиШв1ш собрана схема, позволяющая исследовать простейший однофазный выпрямитель с однополупериодным и двухполупериодным выпрямлением.

Рисунок 3 - Схема исследование однофазных схем выпрямления

Ключ Р позволяет перейти от однополупериодной схемы выпрямления к двухполупериодной. Ключ W позволяет включить в схему индуктивность реактора, уменьшающую гармоники кривой тока. Ключи А и В позволяют включить конденсаторы различной емкости параллельно нагрузке и позволяют уменьшить высшие гармоники в кривой напряжения. Кроме приборов включается двухлучевой осциллограф и анализатор гармоник. ИНУТ выступает в роль активного шунта.

Рисунок 4 - Исследование одно- и двухполуперодной схем

выпрямления

Шестипульсовый мостовой выпрямитель позволяет преобразовать трехфазное питающее напряжение к выпрямленному с шестью пульсациями на выходе. Такие выпрямители широко применяются на тяговых подстанциях постоянного тока. Работа такого выпрямителя была исследована в программе Multisim. Получили 6 пульсаций, которые являются огибающими фазных напряжений.

Рисунок 5 - Исследование работы шестипульсового мостового

выпрямителя

Программа Multisim дает широкие возможности для моделирования различных схем. Но в результате работы выяснилось, что она устойчиво работает при исследовании простейших линейных схем. При вводе же нелинейных элементов в схему программа не всегда позволяет получить ожидаемый результат.

Использованные источники:

1.Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи / А.Т. Бурков. М., 1999. 464 с.

2.Засорин С.Н. Электронная и преобразовательная техника / С.Н. Засорин, В.А. Мицкевич, К.Г. Кучма. М., 1981. 319 с.