裂相电路研究.docx

裂相电路摘要：交流电是人们日常生活最常见的一种电源，现在已经成为人们生活中不可或缺的能源动力。对交流电源的研究也始终是科技和工程人员的一大课题之一。本文主要涉及裂相电路设计方面的一些内容，主要以二相裂相电路为例，就如何将单相交流电源分裂成二相交流电源提供了一定的设计思路，并且对设计的电路按照指标进行了一定的检查评估，并根据结果对设计电路进行了一定的改进，对所设计的电路特性也作了一定的研究，用实验的手段验证了电路空载时功耗最小。最后介绍了裂相电路在实际生产生活中的应用。整个设计研究过程中主要使用了Multisim软件进行电路仿真实验，并获得相关实验数据与信号波形，用Excel软件对获得的实验数据进行处理、绘图，并根据数据处理结果和获得的相关图像分析得出结论。关键词：裂相电压-负载特性二相交流电功耗谐振引言：通常发电站由发电机组所产生的电源是三相电源，是三个相位差互为120°的电源，而我们日常生活中大部分家庭中所用的电源只是其中一相，即为单相电源。只有在工厂等一些向大型设备等的供电场合才会接入三相电源以获得更高的电压值。不过，本文中讨论的单相电分裂成二相电上述的三相交流电源不同，上述的三相电源是由发电机工作自然产生的不同相位，这是由发电机的结构及发电机理决定的，而我们这里要讨论的是在存在单相电源的情况下，如何设计电路将已存在的单相电源分裂成二个相位差为90°的电源正文：现实生活中，我们在大部分环境和场合下所接触的交流电源都是单相交流电源，但是有时候在某些特殊的环境和场合下我们可能会用到二相交流电源或三相交流电源获多项交流电源，这时候我们需要考虑如何从已有的单相交流电源中获取三相交流电源，本文正是在这样的课题背景下以单相交流电分裂成二相交流电为例探讨如何设计电路从单相交流电源获取多相交流电源，并且对所设计的电路的某些方面做了些研究。下面的流程图大致阐述了本课题研究的基本思路。研究问题的思路如下：研究的流程图：选择好研究课题裂成两相裂成三相以二相裂相电路为例设计电路，用multisim软件进行仿真实验，对设计的电路进行性能测试根据测试结果对已设计电路进行改进用改进后的电路进行剩下的仿真实验，记录实验数据，用Excel对数据进行处理，绘出要求的图像对所绘制的图像进行比较、分析、处理，对电得出结论问题提出设计要求将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为90度的两相电源。两相输出空载时电压有效值相等，为150×（1±2%）V；相位差为90°×（1±2%）。测量并作出电压-负载（两负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压150（1-10%）V；相位差为90°（1-5%）为止。测量证明设计的电路在空载时功耗最小。4、测量证明设计的电路在空载时的功耗最小。5、若负载分别感性或容性时，讨论电压-负载特性。6、论述分相电路的用途，并且举一例详细说明。设计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，图所示为RC桥式分相电路原理的一种，它可以将输入电压路Us分裂成U1和U2两个输出电压，且使U1和U2相位差成90°。a图1 电路向量图图2 将单相电源裂成两相的实验电路图图2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，可令电路参数设置计算1、将单相电源分成两相由前面的实验原理可知所以可以取不同的R，C组合来实现分相，不过不同的R、C值的组合对最后得到的二相电源的性能是有一定的影响的，这将在后面详细讨论，这里我暂且取，进行先一步的讨论，在后面将取不同的R、C组合来测试电路的性能，然后根据所得结论对所设计的二相电路提出改进意见，再根据改进后的电路来完成其他方面的研究。仿真实验内容观察实验输出空载时的电压有效值是否相等，相位差是否为90°运用multisim软件运行设计好的二相分相电路，运用万用电表测量负载为空载时两输出电压，测量结果如下：由截图可知，两输出结果在允许误差存在的情况下是相等的，并且在理想值150V附近，实验书上要求是：两相输出空载时电压有效值相等，为150×（1±2%）V，但是按照公式算出的理论值应为155V多一点，故运行的结果和理论符合的非常好，跟要求的150V也较为符合。下面通过使用示波器观察来证明输出的两相电压相位相差90°。示波器运行截图如下：由图中结果可以看出两个输出到达峰值的时间相差了4.957ms，因为输入电压的频率为50Hz,故输出电压的频率应该皆为50Hz，即周期T=1/50s=20ms,所以两相输出相差了约1/4的周期，即相差了90°的相位，即输出符合相位差的要求。综上，设计的两相裂相电路符合设计要求，即两相输出空载时电压有效值相等，为150×（1±2%）V；相位差为90°×（1±