电工电子综合实验论文资料.doc

电工电子综实验I） 实验名称： 裂相电路的仿真研究 姓 名： 班 级： 学 号： 专 业： 学 院： 裂相电路的仿真研究 摘要：本文主要研究利用Multisim 11.0仿真设计软件模拟的裂相电路。通过设定一定参数的R-C两相电路，将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为90°的两相电源（155V/50 Hz）。并从R-C两相电路出发，简单的通过输出电压、功耗与裂相电路负载参数之间的关系，研究了电压—负载（阻性、感性、容性）特性曲线，同时验证所设计的电路在空载时功耗最小。 关键词：裂相电路，单相电源，两相电源，负载特性曲线 1 引言 随着电子科技的发展，物理学与电工学教学演示越来越多的进入人们的日常生活。可是在大多数家庭民用场合，往往没有两相动力电源，而只有单相电源，如何利用单相电源为两相负载供电，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实用价值。 笔者从一些电工学教科书提到的R-C裂相电路出发，在参考了一些资料后，对其进行了仿真研究。在将单相交流电源分裂成相位差为90°的两相电路的实验中，通过仿真测量，记录多组负载的数据，并作出电压——负载（两负载相等，分别有电阻，电感，电容）的特性曲线，并进行了简单的分析，以研究其性质（输出电压、功耗与裂相电路负载参数之间的关系），同时验证所设计的电路在空载时功耗最小。 2 正文 1.1 实验原理如下：把电源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的相位差为90°。 1.2 RC桥式分相电路原理 将电源US分裂成U1和U2两个输出电压： 利用R-C串并联电路它可将输入电压路US分裂成U1和U2两个输出电压，且使U1和U2相位差为90°。 如上图所示电路中输出电压U1和U2分别与输入电压US为 对输入电压US而言，输出电压U1和U2的相位是 或 因此 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 1.3 实验元件 名称 型号与规格 数量 1 单相交流电源 220V/50Hz 1 2 电阻器 31.83Ω 2 3 电容 100μF 2 4 示波器 XCS1 1 5 万用表 XMM1,XMM2 2 6 功率表 XWM1,XWM2 2 7 线形电位器 　 2 8 可变电感 9 可变电容 　 2 1.4 实验电路图 在空载情况下行： ： 示波器观察到两相电压源输出的相位差： 由示波器图像可知，裂相后的两相电源输出的相位差约为90° 功率表测得电压源空载时的功率： 2.在两相电源的每一相上分别接一个虚拟线性电位器，调节两电位器使得阻值相等。分别测量记录不同阻值时二相电源的电压和此时的负载功率，然后绘制电压——负载特性曲线（其中输出电压到150（1-10%）；相位差为90（1-5%））、以及功率——负载特性曲线。 R1=R2/Ω 10 20 30 40 50 75 100 U1/V 51.148 79.194 96.029 107.026 114.698 126.400 132.947 U2/V 51.147 79.192 96.026 107.023 114.694 126.396 132.943 R1=R2/Ω 200 300 500 700 1000 3000 5000 U1/V 143.697 147.529 150.682 152.057 153.097 154.729 155.058 U2/V 143.692 147.524 150.677 152.052 153.092 154.725 155.053 R1=R2/Ω 7000 10000 15000 20000 30000 50000 100000 U1/V 155.199 155.305 155.387 155.429 155.470 155.503 155.528 U2/V 155.194 155.300 155.383 155.424 155.465 155.498 155.5