1 Multisim简介

Multisim是IIT公司开发的EDA软件Electronics Workbench(简称EWB)的升级版，它保留了EWB具有的界面直观、操作方便、分析和测试手段完备的优点，在功能和操作方法上都做了较大的改动：

a)极大地扩充了元件数据库，特别是大量新增的与现实元件对应的元件模型，增强了仿真电路的实用性；包含着三相电动机、变压器、继电器和保险丝等器件模型的机电元件库(Electro_Mechanical)，特别适用于三相电路特性的仿真。

b)提供了目前国际上通用的两类电气符号，由用户自由选择。其中DIN类与我国现行的符号基本相同。

c)增加了一些常用测试仪表和分析方法，如三相电路中常要用到的功率表(Wettmeter)等。

2 三相电路特性的仿真

2.1 三相电源的创建

三相电路离不开三相电源，Multisim元件库没有现存的三相电源，但我们可以用三个电压相同相差120相位的交流电压源组合成Y型来实现。还可把这样的组合设计成一个子电路，给电路图的编辑带来方便。

在Multisim窗口，按照如图1所示的电路连接好三相电源电路，其中：B相初相角不允许设置成-120°，所以转换成240°来表示；启动Place/Place Input/output命令，引入4个输出端，并重新对这四个输入端进行命名。再启动Edit/Select All命令选中图中所有部件后，启动Replace by Subcircuit命令，在出现的对话框Subcircuit Name中输入子电路名“3Phsource”，单击“OK”即可得如图2所示的三相电源子电路。

2.2 三相电源相序的测定

在三相电路中，经常需要区分三相电源的相序。测定一个未知相序的三相电源，在电工上常用的测试方法是用一个电容与两个灯泡组成所谓的相序测试电路，通过观察灯泡的明暗程度来确定：如果电容所接的相称之A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相，则相序是A→B→C。Multisim环境下的测试电路如图3所示。

仿真过程中，灯泡会一闪一闪地动作，电压较高的灯泡上下都有光线出现，电压较低时仅一边有光线。为了清楚地区分两个灯泡的亮度，这里取灯泡的电压为312V。

2.3 观察三相负载变化对三相电路的影响

三相电路的负载连接方式分为Y形(又称之星形)和△形(即三角形)两种。

图4所示的是以三只100W(22V)的灯泡为负载的Y形连接的电路，其中F1、F2和F3是三只1A的保险丝。

编辑图4所示的电原理图时应注意：电压表和电流表应设置成AC模式，所显示的读数为有效值。

通过适当的设置，可进行以下各项的观察测量。

a)有中线时电路的电流和电压。对图4所示的电路，从电压表上可以读出其线电压为381.055V，相电压为220.002V，(381.055/220.002)=1.7321，基本满足线电流与相电流之间以的关系。线电流为0.454A，中线电流为0.955pA，不为0，这是电路误差造成的。三只灯泡光线上下闪烁，表示灯泡工作正常。

b)无中线时电路的电流和电压。将图4所示的电路的中性线断开，由于负载对称，电路电压电流基本不变。

c)有中线时，将其中的一相负载断开测量电路的电流电压。除流过断开的那相负载的电流为0外，流过中线的电流测出为0.227A，电路其余部分电压电流保持不变。

d)无中线时，将其中的一相负载断开，观察电路出现的现象。线电流减小为0.394A，未断开的两只灯泡工作基本正常。

e)有中线时，将其中的一相负载短路测量电路的电流电压。和短路负载相连的保险丝烧断，两只未断开的灯泡工作，流过中线的电流为0.454A。这里注意：为了模仿实际情况，电路中的保险丝一经烧断，不可再恢复。要重新使用，只能先删除，然后再从元件库中调出新的。

f)无中线时，将其中的一相短路，观察电路出现的现象。短路这一相保险丝立刻烧断，另有一相灯泡和保险丝都烧毁。由于没有回路，剩下的一相灯泡不亮。与保险丝一样，灯泡一经烧毁，也不可恢复，只能重新调用新的。

g)有中线时，将其中的一相负载再并联上一只同样的灯泡，观察电路出现的现象。这是模拟负载不对称情况。由于并联两灯泡的那相负载，其电流超过了保险丝的额定值，保险丝烧断，灯泡不亮。如更换上2A的保险丝，灯泡工作正常，但流过中线的电流不再为0，而是0.454A。

h)无中线时，将其中的一相负载再并联上一只同样的灯泡，观察电路出现的现象。没有并联负载的两负载灯泡烧毁，剩下的两只灯泡不亮。如果将保险丝均换成0.5A，则烧断的首先是保险丝。同理，我们可以将三相负载连接成△形，仿真出各种电路现象并町验证其相电流与线电流的关系。

2.4 三相电路功率的测量

测量三相电路的功率可以用三只瓦特表分别测出三相负载的功率后相加而得，这在电工上称之“三瓦法”。还有一种方法在电工上也是常用的，即所谓“两瓦法”，其接法如图5所示，这里选取三相电动机为负载。这两个瓦特表的读数自身没有什么意义，两表读数之和却等于三相负载的总功率。编辑原理图时，要特别注意两个瓦特表的接法。

这里从Electro_Mechanical元件库的Output_Devices元件箱中取出的3PH_MOTOR(三相电动机)作为负载。如果要改变三相电动机负载功率的大小，需要修改其模型参数。方法是：双击原理图上的3PH_MOTOR，在其属性对话框中点击“Edit Model”按钮，出现如图6所示的对话框。

如将其中的R1、R2和R3所取的2改成200后，点击“Change Part Model”按钮即可。运行仿真开关，两瓦特表显示的数值如图7所示。

所以总功率为：363.415+362.577=725.992W。

3 结束语

从以上列举的几个三相电路的仿真实验中可以看出，用Multisim软件进行三相电路虚拟实验，非常方便安全，结果精确，现象直观。这是对三相电路特性实验的一种较好的辅助手段，有利于学习者对三相电路特性的理解。