裂相电路的仿真研究

裂相电路的仿真研究摘要：本文介绍了用Multisim7对裂相电路进行仿真，主要讨论了将单相交流电源分裂成相位差为90的两相电源和将单相电流源分裂成相位差为120的三相电源的两种情况。关键词： 裂相电路 两相电源 三相电源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着越来越重要的角色。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，我在参考了一些资料后，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的两相电源和相位差为120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30k的电阻,两个电容均为0.106uF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30k和15k的电阻各两个，电容为0.1225uF和0.3676uF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） 实验原理因为电容元件两端的电压和通过它电流有90的相位差，所以可以利用这个性质，将电容和电阻串联后作为电源，这样就能把单相交流电源分裂成相位差为90的两相电源。同理可将单相交流电源分裂成相位差为120的三相电源。（3） 实验方法本实验中，我采取了电工仪表与电路实验技术（马鑫金 编著）中第144页，145页的方法。电路图与向量图如下。裂成两相电源电路图daccU1U2V1U1U2向量图裂成三相电源电路图CDBAI3R3I3Uc3UcUsUAI1OI2R2UsUc2向量图（4） 实验过程及结果裂成两相电源1） 按照上图接好裂相电路后，在空载情况下用示波器观察裂相后两相电源输出的相位差，用万用表读出此时的各相电压。2） 两相电源的每一相上分别接一个电阻，两电阻阻值相等。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和功率负载特性曲线。3） 两相电源的每一相上分别接一个电感，两电感值相等。分别测量记录不同电感值时两相电源的电压，然后绘制电压负载特性曲线。4） 两相电源的每一相上分别接一个电容，两电容值相等。分别测量记录不同电容值时两相电源的电压，然后绘制电压负载特性曲线。示波器观察电源输出的相位差示波器图像由图可见，裂相后的两电源输出的相位差为90 各相电压值 负载1的电压 负载2的电压 不同阻值时二相电源的电压及负载功率两负载的阻值均为R 负载为电阻时电压负载特性曲线图负载为电阻时功率负载特性曲线负载为电感时两相电源的电压负载为电感时电压负载特性曲线图负载为电容时两相电源的电压 1uF0.05uF 负载为电容时电压负载特性曲线图1uF0.05uF裂成三相电源1） 按照上图接好裂相电路后，在空载情况下用示波器观察裂相后三相电源输出的相位差，用万用表读出此时的各相电压。2） 三相电源的每一相上分别接一个电阻，三电阻阻值相等。分别测量记录不同阻值时三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和功率负载特性曲线。3） 三相电源的每一相上分别接一个电感，三电感值相等。分别测量记录不同电感值时三相电源的电压，然后绘制电压负载特性曲线。4） 三相电源的每一相上分别接一个电容，三电容值相等。分别测量记录不同电容值时三相电源的电压，然后绘制电压负载特性曲线。负载为电阻时示波器观察电源输出的相位差示波器图像由图可见，裂相后的两电源输出的相位差为120 各相电压值 负载1的电压 负载2的电压 负载3的电压不同阻值时三相电源的电压及负载功率三负载的阻值均为R负载为电阻时电压负载特性曲线图负载为电阻时功率负载特性曲线负载为电感时三相电源的电压负载为电感时电压负载特性曲线图负载为电容时三相电源的电压 1uF-0.01uF 负载为电容时电压负载特性曲线图1uF-0.01uF（5） 实验结果讨论裂成两相电源实验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。3. 结论 本实验的实验原理较简单，但我在实验过程中还是遇到了一些问题。经过思考，尝试，查阅书籍资料，终于克服了那些困难，完成了实验，并得到以下结论：1） 裂相后电源接阻值相等的电阻性负载时，两端的电压和负载阻值具有相同的增减性。2） 裂相后，各相电源空载时功耗最小。3） 负载为感性时，负载电压随电感值先增后减，再趋于平稳。4） 负载为容性时，负载电压随电容值先平稳再减小。通过这次实验，我加深了对裂相技术的理解，熟悉