電工電子論文南理工

1、 電工電子實驗論文 -裂相（分相）電路裂相（分相）電路摘要本論文主要研究如何將一個單相的交流電源分裂成多相交流電源的問題。根據(jù)參考線路，設計兩個線路圖，分別實現(xiàn)單相電源分裂成兩相電源和三相電源的功能。利用Multism11.0軟件仿真的數(shù)據(jù)，分別討論負載為阻性，感性，容性時，負載與電壓間的關系，并通過測量證明了設計電路在空載時功耗最小。討論裂相電路在生活中的實際用途。關鍵詞裂相（分相） 單相交流電源 二相電源 三相電源 負載 空載 引言多相電路性能穩(wěn)定，與單相電路相比有更大的優(yōu)越性，被運用在各種場合，而單項電源是目前常見的而且易于得到的一種電源，實際上，為了適應許多物理環(huán)境及工程環(huán)境的需要，三

2、項電源的需求已經越來越多大。如何用單項電源來實現(xiàn)三項電源是一個值得我們探討的問題。本文討論了兩個較為簡單的裂相電路的實現(xiàn)。正文一實驗要求1.將單相交流電源（220V/50Hz）分裂成相位差為90的兩相電源。（1）兩相輸出空載時電壓有效值相等，為150（14%）V,相位差為90（12）。（2）測量并作電壓-負載（兩負載相等，且為電阻性）特性曲線，到輸出電壓150（1-10）V；相位差為90（1-5）為止。（3）測量證明設計的電路在空載時功耗最小。2.將單相交流電源（220V/50Hz）分裂成相位差為120對稱的三相電源。兩相輸出空載時電壓有效值相等，為110（14）V；相位差為120（12）。測

3、量并作電壓-負載（兩負載相等，且為電阻性）特性曲線，到輸出電 壓110（1-10）V；相位差為120（1-5）為止。測量證明設計的電路在空載時功耗最小。3.若負載分別為感性或容性時，討論電壓-負載特性。4.論述分相電路的用途，并舉一例詳細說明。二實驗原理1將單相交流電源分裂成相位差為90的兩相電源。（1）將單相交流電源分裂成大小相等、相位差為90的兩相輸出的電路原理如圖（1）所示，圖（2）UUl1111123l111U2R1C11R2C2圖（1）UsU2Ul1111123l111圖中輸入電壓U為交流電，輸出電壓為U1、U2， 由圖知它們的關系有：對輸入電壓Us而言，輸出電壓U1和U2的相位為：

4、或者為：則必有 一般而言，與角頻率w無關，但為使U1和U2數(shù)值相等，可令當上述兩條件都滿足時則單相交流電被分裂成大小相等、相位差為90的兩相交流電。2. 將單相交流電源（220V/50Hz）分裂成相位差為120對稱的三相電源。該試驗電路圖為：R3R2C2R1R1ACOBUsC3對該圖相位差分析如下：Xc2/R2=tan60Xc3/R4=tan30此時滿足UA、UB、UC相位差為120當R2，R3為1k歐姆時，通過計算得到C2=1.84uF，C3=5.52uF。三實驗過程（一）將單相交流電源分裂成相位差為90的兩相電源。1.兩相輸出空載時電壓有效值相等，為150（14%）V,相位差為90（12）

5、。電路圖： 兩相輸出空載時，U1=155.436V，U2=155.587V，滿足條件電壓為150（14%）V，即在144和156V之間，且相位差為90（12）。2.測量并作電壓-負載（兩負載相等，且為電阻性）特性曲線，到輸出電壓150（1-10）V；相位差為90（1-5）為止。電路圖如下所示：負載空載時： R1=R2(K)U1(V)U2(V)P1（W）P(W)00 0000.569.50969.5779.6829.663198.3198.4069.6849.6651.5113.108113.2188.546 8.5292121.952122.0717.451 7.4362.512779127.

6、9146.5456.5323131.918132.046 5.812 5.8013.5134.958135.1165.216 5.2064137.351137.4854.7264.716無窮大155.488155.63924.223nW24.176nW由數(shù)據(jù)于圖像可知，電壓隨著負載電阻的增大而增大。但是增大的趨勢逐漸減少，逐漸趨向于穩(wěn)定值，最終趨向于空載電壓輸出值155V左右。同時負載電阻阻值的變化，對相位差并沒有明顯影響，始終保持在90左右。由于兩相電源的有效值相差無幾，故在折線圖中兩曲線重合。3. 測量證明設計的電路在空載時功耗最小。由上圖可知，空載時我們可以看作是負載無窮大，由上圖我們可

7、以發(fā)現(xiàn)負載越大，功耗越小，且越來越接近空載時的功耗，由此可以證明設計的電路在空載時功耗最小。4.測量并作電壓-負載（兩負載相等，且為感性）特性曲線，到輸出電壓150（1-10）V；相位差為90（1-5）為止。L1=L2(H)U1(V)U2(V)0.214.70114.7160.322.74522.7670.540.25740.2970.869.92569.993191.49791.5861.2113.736113.8471.4135.664135.7961.5146.16146.3035.測量并作電壓-負載（兩負載相等，且為容性）特性曲線，到輸出電壓150（1-10）V；相位差為90（1-5）

8、為止。 C(uF)U1(V)U2(V)851.59751.647672.00372.074579.70779.781489.07689.1633100.639100.7372115.069115.1811.2129.209129.3350.9135.194135.325由圖像可知當電容C增大時，電壓隨之減小，事實上經過測試可知當電容值比表中所列值繼續(xù)減小時，電壓的增幅越來越小，并逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值在155V左右，接近空載時的電壓輸出值。兩相間的相位差比較穩(wěn)定，電容值的變化對其并無太大影響，始終穩(wěn)定在90左右。且兩負載電容上的電壓值基本相同，所以圖中兩曲線基本重合。將單相交流電源（220V/5

9、0Hz）分裂成相位差為120對稱的三相電源。1兩相輸出空載時電壓有效值相等，為110（14）V；相位差為120（12）。電路圖為：空載時，U1=109.953V,U2=109.888V,U3=109.960V，滿足條件，且相位差也滿足條件。2 測量并作電壓-負載（兩負載相等，且為電阻性）特性曲線，到輸出電壓110（1-10）V；相位差為120（1-5）為止。R(K)U1(V)U2(V)U3(V)0.133.91419.26928.3580.578.81757.79065.586192.49876.16080.1261.597.93985.06087.3982100.82990.28391.82

10、23103.82296.11796.9455106.295101.307101.65310108.114105.452105.597空載109.953109.888109.963.測量證明設計的電路在空載時功耗最小。R(K)P1(W)P2(W)P3(W)0.111.5023.7138.0410.512.4246.6798.60318.5565.8006.420156.3954.8235.09225.0834.0764.21833.5933.0793.13352.2602.0532.067101.1691.1121.115空載000空載時 ，由圖中曲線可以明顯看出，負載越大，功耗越小，且越來越接

11、近空載時的功耗，而空載就相當于負載無窮大，由此可以證明設計的電路在空載時功耗最小。4)負載為感性時，將電路圖中的R5，R6,R7改為L1=L2=L3=LL(H)U1(V)U2(V)U3(V)0.115.6157.61013.1400.5116.22856.22483.7221164.43499.25890.9632151.118136.18379.3795131.822138.650111.6168123.520128.971113.51910120.696125.262113.35915116997120.160112.66520115.176117.609112.123由圖中曲線趨勢可以看

12、出隨著負載電感值的增大，電感兩端的電壓先增大后減小，最終趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值在110V左右。5）負載為容性時，將電路圖中的R5，R6,R7改為C3=C4=C5=CC(uF)U1(V)U3(V)U3(V)0.1108.964108.405109.4440.2107.984106.933108.9140.5105.166102.616107.2231100.80295.815104.1501.596.77389.575100.910293.12389.90997.655386.75474.16391.315576.76259.80680.1661060.31440.31060,746由上可知：容性 、

13、感性、阻性負載的電壓-負載特性與有很大的不同，容性負載電壓隨負載增大而逐漸衰減為零，感性負載電壓隨電壓增大先增大然后再衰減，最后趨于穩(wěn)定，且不為零。阻性負載電壓隨負載增大而增大，最后趨于空載電壓。五.結論(1)實驗結論1、分相電路可以提供更多的接口，使各負載之間能夠分開，而不需要同時并聯(lián)到哪一單相電源上，用電更加安全。2、阻性負載時，負載越大，得到的電壓越穩(wěn)定，越接近理論值。3、空載時，電阻趨向無窮大，此時功耗最小。當負載為容性時，負載越小，得到的電壓越穩(wěn)定，越接近理論值。當負載為感性時，電壓先隨負載的增大而增大，而后隨負載的增大而減小。4、在空載時設計的兩個電路可以完好的達到設計要求，電壓值

14、與相位差值均在誤差范圍內；5、負載為電阻性時，電壓隨電阻的增大而增大并逐漸趨于穩(wěn)定；6、負載為容性時，電壓隨電容的減小而增大并逐漸趨于穩(wěn)定；7、負載為感性時，電壓隨電感的增大先增加后減小并逐漸趨于穩(wěn)8、利用RC，RL橋式電路可以將單相交流電源裂相成二相或三相電源。主要是利用了電容及電感與電阻時間的相位差及電容和電感正常工作時不消耗功率的特性。(2)實際應用 隨著電子技術的飛速發(fā)展，裂相技術在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。例如：在單相電動機里頭,需要不同的相位的電源以形成移進磁場,或者旋轉磁場才能使鼠籠轉子轉起來.采用的電源是單相的,內部卻要多相的.這就要靠分相電路了。電子電路中,有時由于電路性能指標的需要,也要設計分相電路.例如彩電中的色度處理,要將付載頻分相。簡單的電路結構進行分相器(resolver)輸出繞組斷線等故障診斷，降低分相器故障診斷電路的成本及提高可靠性，而且降低分相器故障診斷電路的功耗。實現(xiàn)上述目的的手段是，在接受來自隨著轉子的旋轉從輸出繞組輸出與旋轉角度相對應的旋轉角度信號的分相器的信號的分相器信號輸入電路中，在上述輸出繞組的輸出振幅為規(guī)定值以下