裂相电路的研究

1、裂相电路的研究摘要：本文对裂相电路的基本原理进行简单的研究探讨，为实际应用提供一些理论支持。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。并附上了电路图和有关数据。分相电路可以把单相交流电源分裂成具有相位差的多相电源，且多相电路性能稳定，于单相电路相比有很多的优越性，在各种场合都有应用。在只有单相电源，而仪器设备必须使用多相电源时，如何将单相电转换为多相电就成了一个必须解决的问题，所以研究裂相分相电路有很大的价值。关键词：两相电源，三相电源，裂相电路。引言：本文以虚拟为主，对如何将单相交流电源分裂为具有一定相位差的两相和三相交

2、流电源进行了研究。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。正文：一:将单相交流电源（220V/50HZ）分裂成相位差为90度的两相电源。将单相交流电源分裂成大小相等、相位差为90 o 的两相输出的电路原理如图（1）所示，图（2）图（2）UsasssUl1111123l111U2R1C11R2C2图（1）UsU2Ul1111123l111图中输入电压Us 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

3、为90 o的两相交流电。 以下是上述设计的仿真电路图：参数： R1=663， R2=663 C1=4.8uF C2=4.8uF如下两图所示，两相输出空载时电压有效值相等，为155欧姆，相位差为90 o。如下图所示，为带负载时的电路图。两负载相位差为90 o电压负载实验数据R/千欧U1/VU2/VP1/WP2W2.50 136.341 136.313 7.459 7.437 3.00 139.327 139.295 6.493 6.471 3.50 141.500 141.473 5.744 5.722 4.00 143.161 143.129 5.147 5.125 4.50 144.479

4、144.448 4.662 4.639 5.00 145.538 145.507 4.260 4.237 5.50 146.401 146.361 3.921 3.898 6.00 147.145 147.113 3.632 3.609 6.50 147.763 147.730 3.383 3.360 7.00 148.300 148.265 3.166 3.142 7.50 148.767 148.739 2.975 2.951 8.00 149.183 149.151 2.806 2.782 8.50 149.547 149.514 2.654 2.631 9.00 149.861 149

5、.829 2.519 2.496 9.50 150.160 150.127 2.397 2.374 负载和电压的曲线关系负载和功耗的曲线由实验数据可以证明设计的电路在空载时功耗最小二：将单相交流电源分裂成相位差为120度对称的三相电路。1，两相输出空载时电压有效值相等，为110V；相位差为120度。该试验电路图为：R3RR3R2C2R1R1ACOBUsC3UsUcUAUB图（7） 图（8）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以下是仿真电路图参数：R1=R2=R3=R4=1000 C2=1.8387uF C3=5.5162u

6、F以下两图表示的是两相输出空载时电压有效值相等，为110V，相位差为120如下图所示，为带负载时的电路图。两负载相位差为120 电压负载实验数据R/千欧U1/VU2/VU3/VP1/WP2/WP3/W0.300 107.818 90.087 99.544 3.877 2.705 3.303 0.350 108.301 92.256 101.201 3.353 2.433 2.918 0.400 108.640 93.977 102.169 2.953 2.210 2.611 0.450 108.877 95.422 103.057 2.636 2.025 2.362 0.500 109.076

7、 96.614 103.773 2.381 1.868 2.155 0.550 109.217 97.618 104.364 2.170 1.733 1.981 0.600 109.326 98.475 104.846 1.993 1.617 1.833 0.650 109.407 99.227 105.254 1.843 1.516 1.706 0.700 109.484 99.881 105.614 1.713 1.426 1.594 0.750 109.542 100.454 105.917 1.601 1.346 1.497 0.800 109.589 100.969 106.175

8、1.502 1.275 1.410 0.850 109.625 101.435 106.409 1.415 1.211 1.332 0.900 109.658 101.851 106.621 1.337 1.153 1.264 0.950 109.688 102.219 106.796 1.267 1.101 1.201 1.000 109.748 102.596 106.997 1.204 1.053 1.145 负载和电压的曲线关系负载和功耗的曲线由实验数据可以证明设计的电路在空载时功耗最小三：负载为感性或容性时的电压负载特性。 (以裂三项为例)1.负载成感性时，仿真电路如图所示电感电压实

9、验数据L/mHU1/VU2/VU3/V50 9.649 3.650 6.202 100 20.303 7.708 12.794 200 44.326 17.092 26.774 400 94.820 38.916 52.039 500 114.426 49.173 59.694 800 140.535 71.564 64.491 1000 144.412 82.595 64.899 1500 147.299 105.261 81.285 2000 147.945 118.856 104.190 5000 128.367 120.748 133.784 10000 115.320 117.968

10、 126.045 20000 111.139 115.623 118.232 50000 110.146 112.661 113.126 电感电压曲线由表格中测得的数据可知在电感较小时, U1, U2,U3都较小,随着电感的不断增大, UC不断增大, 三个电压都是先增大后减小,在电感很大时,三者电压都与110V很接近.,由虚拟实验的示波器显示三个电压之间的相位差也在变化,最后达到1202.负载成容性时仿真电路如图所示电容电压实验数据C/uFU1U2U30.5110.213 101.236 103.704 1109.887 91.880 99.778 2106.704 76.253 94.045 592.998 51.480 79.360 10 75.915 35.005 61.183 20 55.199 22.541 41.445 50 29.684 11.399 20.755 100 16.570 6.288 11.235 200 8.762 3.315 5.811 500 6.624 1.370 2.391 1000 1.832 0.092 1.204 2000 0.926 0.350 0.605 5000 0.370 0.140 0.243 电容电压曲线由表中数据可知,随着电容值的不断增大, U1 ,U2 ,U3 都不断减小,直到减小为零,这是因为电容