电子电工综合实验1论文.docVIP

电工电子综合实验（1） 课程论文 裂相（分相）电路 姓名：胡嘉懿 班级学号：1110200302 摘要： 本文研究了通过RC电路将单相交流电源分裂成相位差为90°的两相电源和120°对称的三相电源。主要利用电容两端的电压与流过它的电流存在90°的相位差这一特性，将其与电阻串联，通过分压原理分裂成不同相位差的电源。本文着重探究各负载端电压与负载大小的关系。 关键字： 单相电源；三相电源；裂相电路；三相对称负载。 引言： 交流电力是日常生活、生产活动中不可或缺的重要组成部分，推进着人们改造世界、造福人类得步伐。单相交流电源由于其电压不稳定等不利条件不能很好满足生产生活的实际需求，而两相及三相电源恰恰弥补了这些缺陷，从而被人们广泛使用。但单相交流电源具有易于产生的优点，因而研究通过裂相电路将单相交流电源分裂成两相、三相电源有着重要的现实意义与价值。 电容由于其不消耗功率，相位改变量大的优点成为我设计裂相电路的首选元器件，并以此为基础设计RC桥式裂相电路研究电压与负载、功耗与负载之间的关系，特别验证了当负载（电阻性）空载时，电路的功耗最小。 实验过程中，运用Multisim11对设计的裂相电路进行了仿真，获取了大量数据，绘制了相应图表，辅助了分析，基本达到实验目标。 正文： 三相电动机相比于单相电动机有很大的优势。比如效率高，转动方向调节方便等，但在许多地方，并没有三相电源供应，所以，在查阅了相关资料之后，设计了以下裂相电路，以实现单相电源向三相电源的转换。 首先，为了研究的方便，文章所用的均为理想化的电元件，由于三相电源主要用于驱动三相电机，所以我设三相负载为理想化的三相感性对称负载，并以此为出发做主要讨论。由电路理论可知，电容元件和电感元件容易改变交流电相位，而且只储存能量，不消耗能量，因此最适合用作裂相电路的裂相元件。所谓裂相，即将适当的电容、电感与三相对称负载配接，使三相负载从单相电源处获得三相对称电压。最基本的电路时图一所示的电路。本文将以上图所示电路作为主做出说明。 实验原理： 将单相电源分裂成两相 将电源 Us 分裂成U1和U2两个输出电压，如下图所示为 RC 桥式分相电路原理的一种，它可将输入电压Us分裂成 U1 和U2两个输出电压，且使U1和U2的相位差成90°。 上图所示电路中输出的电压U1和U2分别和输入电压Us为： 对输入电压Us而言，输出电压U1和U2的相位为： 或 由此 若 则必有 一般而言，和与角频率无关，但为使U1和U2数值相等，可令 将单相电源分裂为三相 同样，将单相电源Us分裂成UOA，UOB，UOC互成120°的对称电压，其原理如图所示。 设计电路关键是元件参数。从向量图中可见，B和C两点的轨迹是在圆周上变化。只要使I2与I1成60°；使电流I3与I1成 30°，则可使电压UA，UB，UC成对称三相电压。可利用公式： 实验过程： 1、将单相电源分裂成两相 ①模拟电路图 设计要求： 1、单相交流电流源（220V/50Hz）； 2、空载时电压有效值相等，为150×（1±2％）V；相位差为90°×（1±2％）； 3、改变R3、R4的阻值到输出电压150×（1-10%）V；相位差为90°×（1-5％）为止，记录下U1和U2 及P的变化。 电路说明： 1、空载时的电压有效值分别是152.928V和152.890V，满足条件电压为150V±2%；相位差为90°±2%。 2、负载电阻为可变，可得以下数据表： 电阻/ 1000 500 100 50 10 5 U1/V 153.958 95.258 34.351 18.845 4.068 2.054 U2/V 152.693 93.918 33.421 18.264 3.928 1.982 由实验数据表可知，当负载为电阻时，随着负载阻值的不断增大，电压表U1和U2的读数不断增大，和阻值成正比关系； 2、将单相电源分裂为三相 ①模拟电路图 其中单相交流电源为220V/50Hz 空载时的电压有效值为110V，满足条件电压为110V±2%；相位差为120°±2%。 当负载为电阻时，可得以下数据表：当负载为电容时，可得以下数据表： 电阻/Ω U1/V U2/V U3/V 10 105.157 104.377 95.630 30 108.243 108.140 104.764 50 108.926 108.889 106.798 100 109.455 109.446 108.375 500 109.890 109.890 109.671 1000 109.945 109.945 109.835 结论： 1、裂相后的电路输出端负载为电阻性时，负载电压随电阻阻值增大而增大，且当空载时电压达到理想值。可知，实际电路中，负载越