裂相电路(附原理,截图).docVIP
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电工电子综合实验论文
电工电子综合实验论文
裂相（分相）电路
学院：电光学院
摘要：
本文主要利用Multisim7 仿真设计软件模拟的裂相电路，深入研究将单相交流电源（220V/50HZ）分裂成相位差为90度的两相电源，并保证两相输出空载时电压有效值相等，为150×(1±4%)V；相位差为90°×(1±2%）。测量并作电压-负载（两负载相等，且为电阻性）特性曲线到输出电压为150（1－10％）V，相位差90°×(1－5％)为止。测量证明设计的电路在空载时功率最小，并讨论在负载为电容或电感时电压与负载的特性曲线，以及分相电路的相关用途。
关键词：
裂相 单相电源 两相电源 负载 电压 功率
引言 ：
在科学技术迅猛发展的今天，电工技术在许多领域中都发挥着重要的作用。裂相技术是一项原理较为简单的电路处理技术，在实际应用中还有很大的潜力有待开发。本文主要是研究如何将一个单相的交流电源分裂成多相交流电源的问题。通过实验，研究裂相后的电源接不同性质负载时电压的变化。主要设计了将单相交流电源分裂成两相电源。在裂二相实验中，通过测量多组数据，绘制相应曲线，并进行简单的分析，从而达到研究的目的。
正文：
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，我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（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。
实验原理如下：
图为RC桥式电路分相原理把电源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°。
图为RC桥式电路分相原理
a
a
d
d
c
c
b
b
图中输出的电压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与其的相位为：
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
实验过程：
1.将单相电源分裂成两相单相交流电源220V/50HZ;
取定R1=R2=20Ω;C1=C2=159.15uF;
实验电路图如下：
在空载情况下运行：
万用表测得两相电压源空载时的电压值：
空载时的电压有效值分别是155.521V和155.526V，满足试验所需值150V±4%；由示波器图像可知，裂相后的两相电源输出的相位差在90°±2%范围内。所以设计电路满足实验要求。
2. 裂相后的电源接负载电阻（二负载相等）并做电压-负载特性曲线;在二个分相电源上分别接入可变电位器RL1,RL2；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。
表格如下：
R1=R2/Ω
10
20
30
40
50
75
100
U1/V
43.13
69.568
86.631
98.354
106.817
120.145
127.832
U2/V
43.131
69.57
86.634
98.357
106.81
120.149
127.836
R1=R2/Ω
200
300
500
700
1000
3000
5000
U1/V
140.801
145.516
149.42
151.142
152.433
154.489
154.891
U2/V
140.805
145.521
149.424
151.147
152.437
154.494
154.895
电压——负载曲线：
结论:当电路在空载时(即可认为电路负载阻值很大且趋于无穷时)功耗最小;且随负载阻值的变小(不等于0)功耗变大。
测量证明设计的电路在空载时功耗最小
还是以上电路，通过改变负载的阻值，加功率表测量并绘制功率—电阻曲线。表格如下：
R1=R2/Ω
1
2
3
4
5
10
15
P1/W
57.547
109.496
156.288
198.349
236.083
372.286
446.744
P2/W
57.551
109.502
156.297
198.361
236.098
372.309
446.771
R1=R2/Ω
20
25
30
35
40
50
100
P1/W
483.974
498.9
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