电工电子论文_-------裂相（分相）电路.doc

电工电子实验论文 -裂相（分相）电路裂相（分相）电路一 摘要本论文主要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。根据参考线路，设计两个线路图，分别实现单相电源分裂成两相电源和三相电源的功能。利用Multism11.0软件仿真的数据，分别讨论负载为阻性，感性，容性时，负载与电压间的关系，并通过测量证明了设计电路在空载时功耗最小。讨论裂相电路在生活中的实际用途。二 关键词裂相（分相） 单相交流电源 二相电源 三相电源 负载 空载 三 引言多相电路性能稳定，与单相电路相比有更大的优越性，被运用在各种场合，而单项电源是目前常见的而且易于得到的一种电源，实际上，为了适应许多物理环境及工程环境的需要，三项电源的需求已经越来越多大。如何用单项电源来实现三项电源是一个值得我们探讨的问题。本文讨论了两个较为简单的裂相电路的实现。四 正文一实验要求1.将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为90的两相电源。（1）两相输出空载时电压有效值相等，为150（14%）V,相位差为90（12）。（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150（1-10）V；相位差为90（1-5）为止。（3）测量证明设计的电路在空载时功耗最小。2.将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为120对称的三相电源。（1） 两相输出空载时电压有效值相等，为110（14）V；相位差为120（12）。（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110（1-10）V；相位差为120（1-5）为止。（3） 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。3.若负载分别为感性或容性时，讨论电压-负载特性。4.论述分相电路的用途，并举一例详细说明。二实验原理1将单相交流电源分裂成相位差为90的两相电源。（1）将单相交流电源分裂成大小相等、相位差为90的两相输出的电路原理如图（1）所示，图（2）UUl1111123l111U2R1C11R2C2图（1）UsU2Ul1111123l111图中输入电压U为交流电，输出电压为U1、U2， 由图知它们的关系有：对输入电压Us而言，输出电压U1和U2的相位为：或者为：则必有 一般而言，与角频率w无关，但为使U1和U2数值相等，可令当上述两条件都满足时则单相交流电被分裂成大小相等、相位差为90的两相交流电。2. 将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为120对称的三相电源。该试验电路图为：R3R2C2R1R1ACOBUsC3对该图相位差分析如下：Xc2/R2=tan60Xc3/R4=tan30此时满足UA、UB、UC相位差为120当R2，R3为1k欧姆时，通过计算得到C2=1.84uF，C3=5.52uF。三实验过程（一）将单相交流电源分裂成相位差为90的两相电源。1.两相输出空载时电压有效值相等，为150（14%）V,相位差为90（12）。电路图： 两相输出空载时，U1=155.436V，U2=155.587V，满足条件电压为150（14%）V，即在144和156V之间，且相位差为90（12）。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150（1-10）V；相位差为90（1-5）为止。电路图如下所示：负载空载时： 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 7.4362.512779127.9146.5456.5323131.918132.046 5.812 5.8013.5134.958135.1165.216 5.2064137.351137.4854.7264.716无穷大155.488155.63924.223nW24.176nW由数据于图像可知，电压随着负载电阻的增大而增大。但是增大的趋势逐渐减少，逐渐趋向于稳定值，最终趋向于空载电压输出值155V左右。同时负载电阻阻值的变化，对相位差并没有明显影响，始终保持在90左右。由于两相电源的有效值相差无几，故在折线图中两曲线重合。3. 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。由上图可知，空载时我们可以看作是负载无穷大，由上图我们可以发现负载越大，功耗越小，且越来越接近空载时的功耗，由此可以证明设计的电路在空载时功耗最小。4.测量并作电压-负载（两负载相等，且为感性）特性曲线，到输出电压150（1-10）V；相位差为90（1-5）为止。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.测量并作电压-负载（两负载相等，且为容性）特性曲线，到输出电压150（1-10）V；相位差为90（1-5）为止。 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由图像可知当电容C增大时，电压随之减小，事实上经过测试可知当电容值比表中所列值继续减小时，电压的增幅越来越小，并逐渐趋于稳定，稳定值在155V左右，接近空载时的电压输出值。两相间的相位差比较稳定，电容值的变化对其并无太大影响，始终稳定在90左右。且两负载电容上的电压值基本相同，所以图中两曲线基本重合。（二） 将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为120对称的三相电源。1两相输出空载时电压有效值相等，为110（14）V；相位差为120（12）。电路图为：空载时，U1=109.953V,U2=109.888V,U3=109.960V，满足条件，且相位差也满足条件。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110（1-10）V；相位差为120（1-5）为止。R(K)U1(V)U2(V)U3(V)0.133.91419.26928.3580.578.81757.79065.586192.49876.16080.1261.597.93985.06087.3982100.82990.28391.8223103.82296.11796.9455106.295101.307101.65310108.114105.452105.597空载109.953109.888109.963.测量证明设计的电路在空载时功耗最小。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空载000空载时 ，由图中曲线可以明显看出，负载越大，功耗越小，且越来越接近空载时的功耗，而空载就相当于负载无穷大，由此可以证明设计的电路在空载时功耗最小。4)负载为感性时，将电路图中的R5，R6,R7改为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由图中曲线趋势可以看出随着负载电感值的增大，电感两端的电压先增大后减小，最终趋于稳定，稳定值在110V左右。5）负载为容性时，将电路图中的R5，R6,R7改为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 、感性、阻性负载的电压-负载特性与有很大的不同，容性负载电压随负载增大而逐渐衰减为零，感性负载电压随电压增大先增大然后再衰减，最后趋于稳定，且不为零。阻性负载电压随负载增大而增大，最后趋于空载电压。五.结论(1)实验结论1、分相电路可以提供更多的接口，使各负载之间能够分开，而不需要同时并联到哪一单相电源上，用电更加安全。2、阻性负载时，负载越大，得到的电压越稳定，越接近理论值。3、空载时，电阻趋向无穷大，此时功耗最小。当负载为容性时，负载越小，得到的电压越稳定，越接近理论值。当负载为感性时，电压先随负载的增大而增大，而后随负载的增大而减小。4、在空载时设计的两个电路可以完好的达到设计要求，电压值与相位差值均在误差范围内；5、负载为电阻性时，电压随电阻的增大而增大并逐渐趋于稳定；6、负载为容性时，电压随电容的减小而增大并逐渐趋于稳定；7、负载为感性时，电压随电感的增大先增加后减小并逐渐趋于稳8、利用RC，RL桥式电路可以将单相交流电源裂相成二相或三相电源。主要是利用了电容及电感与电阻时间的相位差及电容和电感正常工作时不消耗功率的特性。(2)实际应用 随着电子技术的飞速发展，裂相技术在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。例如：在单相电动机里头,需要不同的相位的电源以形成移进磁场,或者旋转磁场才能使鼠笼转子转起来.采用的电源是单相的,内部却要多相的.这就要靠分相电路了。电子电路中,有时由于电路性能指标的需要,也要设计分相电路.例如彩电中的色度处理,要将付载频分相。简单的电路结构进行分相器(resolver)输出绕组断线等故障诊断，降低分相器故障诊断电路的成本及提高可靠性，而且降低分相器故障诊断电路的功耗。实现上述目的的手段是，在接受来自随着转子的旋转从输出绕组输出与旋转角度相对应的旋转角度信号的分相器的信号的分相器信号输入电路中，在上述输出绕组的输出振幅为规定值以下，而且输出