电工电子综合实验报告-裂相电路word版

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电工电子综合实验论文

：Jie XU

班级：

学号：

选题：裂相电路

2014年6月19日

容索引

一、摘要 二、关键词 三、引言 四、正文

I 、将单相电源分裂成两相

1、原理

2、实验电路

3、分相后1u 和2u 的交流波形图

4、分相后1u 和2u 的有效值

5、负载为纯阻性时的电压负载特性曲线

6、负载为感性时的电压负载特性曲线

7、负载为容性时的电压负载特性曲线

II 、将单相电源分裂成三相

1、原理

2、实验电路

3、分相后A u 、B u 和C u 的交流波形图

4、分相后A u 、B u 和C u 的有效值

5、负载为纯阻性时的电压负载特性曲线

III 、裂相电路的应用

五、结论 六、参考文献

一、摘要

将单相交流电源（220V/50Hz ）分裂成相位差为90°的两相电源和相位差为120°的三相电源。首先根据电路原理设计合适的参数，使用multisim11搭建电路并进行数据仿真，用万能表测试电压有效值，并从示波器观察波形图；然后用Excel 制作表格、绘制负载为纯阻性时的电压负载特性曲线，研究电路的功耗情况；再讨论负载为感性或容性时的电压负载曲线；最后列举分相电路的用途。

二、关键词

裂相、双相输出、三相输出、电压负载特性曲线、功率、应用

三、引言

随着电子信息时代的来临，电工电子技术越来越多的进入人们的日常生活。人们在使用电源时往往需要使用双相或多相电源，可是在很多民用场合，通常是220V ，50Hz 的普通供电电源，所以如何利用单相电源为多相负载，成为了值得深入研究的问题，此时裂相技术就体现了它很大的使用价值。

根据马鑫金编著的《电工仪表与电路实验技术》，交流电路的应用设计之裂相电路这一个专题，在参考了一些资料后，本文对其进行了仿真研究，所使用的电阻、电容、电源等电路元件均为multisim 提供，即实际存在的电路元件，该电路可供家用或实验室使用。

四、正文

I 、将单相电源分裂成两相

1、原理 将电源s U 分裂成1U 和2U 两个输出电压，图1所示为RC 桥式分相电路原理的一种，它可将输入电压s U 分裂成1U 和2U 两个输出电压，且使1U 和2U 相位差成90°。

图1 RC 桥式分相电路原理

图1所示电路中输出电压1U 和2U 分别与输入电压s U 为

()

2112111

C R U U ω+= 2

2

221

11⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=

C R U U S ω

对输入电压s U 而言，输出电压1U 和2U 的相位为

111arctan C R ωϕ-= 2

221

arctan

C R ωϕ=

或

()︒+-==90tan cot 2222ϕωϕC R

由此

222arctan 90C R ωϕ-=︒+

若

RC C R C R ==2211

则必有

︒=-9021ϕϕ

一般而言，1ϕ和2ϕ与角频率ω无关，但为使1U 和2U 数值相等，可令

12211==C R C R ωω

所以，对于本实验而言，理论值Ω==k R R 1021、F C C μ3183.021==是一组可选取的数据，但是由于multisim 仿真所提供的各类原件参数为实际实验中可以使用的原件参数，故实际参数在Ω==k R R 1021、F C C μ3183.021==附近浮动，并选出最佳值，为

Ω==k R R 76.921、nF C C 33021==。

2、实验电路 根据以上参数，电路实验图如图2。

图2 实际电路中的元件参数与接线图

3、分相后1u 和2u 的交流波形图 由如图2中所示的示波器测得

图3 裂相后的输出波形图

T=0.02s=20ms

ms 802.4=τ

2401.020

802

.4==

T τ

︒=︒⨯=436.863602401.0ϕ

%0.490436.8690=-=E

4、分相后1u 和2u 的有效值 由图2中所示的万能表测得

图4 裂相后的各项输出电压有效值

%27.0155

581

.1541551=-=

E

%91.0155155412.1562=-=E

5、负载为纯阻性时的电压负载特性曲线 两负载相等，且为电阻性，到输出电压155（1-10%）V ；相位差90°⨯（1-5%）为止。选取滑动变阻器为1M Ω（近似于断路），滑动变阻器由1k Ω到1M Ω，每变化500Ω记录一次数据，电路图如图5所示，电压负载特性曲线的数据如表1所示，电压负载特性曲线如图6所示，总功率负载曲线图如图7所示。

图5 测量电压-阻性负载特性曲线的电路图

注：

表1 电压-阻性负载特性曲线数据表

图6 电压-阻性负载特性曲线

图7 总功率-负载曲线图

该曲线可以反映总功率随负载变化的大致规律，即随着负载电阻的增大，功率先逐渐增大，达到一个最大值，然后随着电阻的增大而逐渐减小。由于输出端不能短路，所以根据功率-负载曲线图的趋势图可知，电路在空载时功耗趋向于0，功耗最小。

6、负载为感性时的电压负载特性曲线在输出端接入两相等的负载，且为纯电感，图8为实验电路图，表2显示了负载电感从0.1H-500H的电压变化情况，图9为电压-感性负载特性曲线图。

图8 电压-感性负载实验电路图