电工电子实验论文(裂相电路).docVIP

南京理工大学裂相电路实验论文姓名: 学号: 摘要： 本论文介绍了单相电源裂相成多相的原理。利用RC选频电路可以将一交流单相电压裂相成有效值大小相等，具有一定相位差的多相电压。通过RC桥式分相电路原理，将一220V 50Hz电压分解成有效值为150V（偏差4%）相位差为90度（偏差2%）的两相电压。通过三相裂相电路，将220V50Hz单相分电压分相成有效值为110V相位差为120度的三相电压。相后各相接入相同负载电阻时，随着负载的增大，电压有效值趋相等，相位差两相的趋于90度，三相的趋于120度。各相负载在空载时消耗的功率最小。 关键词：裂相电路 RC选频网络 三相电路 负载功耗 电压-负载 1.引言：随着科学技术的高速发展电工技术在许多领域扮演者 越来越重要的角色。裂相技术作为一项较为简单的技术，在教学演示和实际生活中有着很大的实用价值。一些电工学教科书提到了R-C裂相电路，我在参考了资料后，对裂相电路进行了仿真研究，分别将单相交流电源分裂成相位差为90度的两相电源和相位差为120度的三相电源。在实验中，我通过仿真测量记录多组负载的数据，绘制成图表，并进行了简单的分析，从而达到研究的目的。2.正文：（1）实验材料与设备装置裂成两相电源：一个单相交流电压源（220V/50HZ），两个阻值分别为636.6的电阻,两个电容均为5uF的电容,两台万用表，两台功率表，一台示波器，一些不同阻值的电阻，导线若干。裂成三相电源：一个单相交流电压源（220V/50HZ），阻值为:1k的电阻4个，电容为1.84uF和5.52uF的电容各一个，三台万用表，三台功率表，一台四相示波器，一些不同阻值的电阻，导线若干。本实验的所有数据均为在Multisim7上仿真得出。（2）设计要求及实验原理A.将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为90的两相电源。1）两相输出空载是电压有效值相等，为150（14%）；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。B.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（三负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压110（110%）V；相位差为120（15%）为止。3)测量证明实际的电路在空载时功耗最小。 图一 图二图一所示电路中输出电压U1和U2分别与输入电压为 对输入电压而言，输出电压U1和U2相位为或由此若则必有一般而言，和与角频率w无关，但为使U1和U2数值相等，可令 2、将单相电源分裂成三相 同样，将单相电源Us分裂成UOA、 UOB 、UOC互成120的对称电压，其原理如图二所示。设计电路关键是原件参数。从相量图中可见，B和C两点的轨迹是在圆周上变化。只要使电流I2与I1相位差成60；使电流I3与I1相位差成30，则可使电压UA、 UB 、UC成对称三相电压。可利用公式 （3）实验过程：A.将单相电源分裂成两相1.单相交流电源220V/50HZ;取定R1=636.6,C1=5uF;R2=636.6,C2=5uF以上可知,空载时电压有效值和相位差均在误差允许的范围内,因此电路的设计是合理的.2. 保持1中电路及参数不变。负载处接上可变电阻，并保持两电阻相等,并测量电压-负载特性曲线。由此可得结论：通过曲线可看出，电压随电阻的增大而增大，而增大的趋势渐渐变慢。3. 测量证明设计的电路在空载时功耗最小由此可得到结论：随着阻值的慢慢增大，负载消耗的功率先增大(增大速度较快)后减小，且当负载趋向于无穷大的时候（即空载的时候）功耗趋近于0，可知空载时功耗最小。B.将单相裂为三相1.单相交流电源220V/50HZ三相电路示波器图像：以上可知,空载时电压有效值和相位差均在误差允许的范围内,因此电路的设计是合理的.2. 保持1中电路及参数不变。负载处接上可变电阻，并保持三电阻相等,并测量电压-负载特性曲线。3. 测量证明设计的电路在空载时功耗最小结论：随着阻值的慢慢增大，负载消耗的功率先增大(增大速度较快)后减小，且当负载趋向于无穷大的时候（即空载的时候）功耗趋近于0，可知空载时功耗最小。4. 保持1中电路及参数不变。负载处接上不同值的电感，并保持三电感相等,并测量电压-感性负载特性曲线。(4)实验结果及分析裂成两相电源实验1）按文中所示电路图连接后，空载时电源的输出电压值与每相电源的相位差能达到要求。2）两相电源接入相同阻值的电阻性负载后，变换阻值的大小，获得的电压曲线和功率曲线基本重合，由功率曲线可知，接入适当大小的电阻时，功率可达到最大值，空载时功耗最小。3）负载为两相同电感值的电感，各相电压在电感取特定值时有最大值。4）负载为两相同电容值的电容，电容小于一定值时，各相电压基本平稳保持在空载电压值附近，大于该值后电压明显降低。裂成三相电源实验1）按文中所示电路图连接后，空载时电源的输出电压值与每相电源的相位差能达到要求。2）三相电源接入相同阻值的电阻性负载后，变换阻值的大小，三相电压相差较大，这方面与裂两相电源实验明显不同。3）负载为感性和容性时，曲线的趋势与裂两相电源实验基本一致，但各相电压还是存在明显区别。（5）裂相电路实际应用在实际生活中，裂相电路可以应用于荧光灯电子镇流器，它是用直流来点荧光等电子镇流器的电路。使用这个裂相电路图，只要增加四个元器件，不但功率因素可以增加提高到0.8以上，而且铁心电感L中流过的电流可以减小一半，因而使铁心电感的用铜量和用铁晾量降低，损耗减小。这是由于荧光灯的直流电流由通过电感和通过电容两条整流电路提供。通过电感L的感性电流和通过电容的容性C的容性电流在电网中的相叠加，从而提高了功率因数，降低损耗，并且供电电压平稳。图中电阻R是为限制电容C的峰值电流而设的。此外，此电路图还可以用来点亮高压汞灯和高压钠灯（6）感受 通过这次试验，在知识提升方面，首先对multisim软件有了一定层面的了解，对裂相