南京理工大学-电工电子综合实验(I)论文-裂相电路

电工电子综合实验论文姓名：指导老师：学号：裂相电路一、摘要将单相交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为90°的两相电源。使用mutisim7.0软件仿真，设置合适参数使符合要求。绘制电压负载曲线。讨论负载为感性或容性时的电压负载曲线。论述分相电路的用途。二、关键词裂相电压-负载特性曲线双相电路三相电路三、引言（1）将单相电源分裂成两相将电源Us分裂成U1和U2两个输出电压。图一所示为RC桥式分相电路原理的一种，它可以将输入电压Us分裂成U1和U2两个输出电压，且使U1和U2相位差成90°。图一图一所示电路中的输出电压U1和U2分别比上输入电压Us为U1/Us=1/√(1+(ωR1C1)*(ωR1C1))U2/Us=1/√(1+(1/ωR2C2)*(1/ωR2C2))对输入电压Us而言，输出电压U1和U2的相位为Φ1=-tg1(wR1C1)Φ2=tg1(221CwR)或ctgφ2=wR2C2=-tg(φ2+90°)由此若R1C1=R2C2=RC则必有φ1-φ2=90°一般而言，φ1和φ2与角频率ω无关，但为使U1和U2数值相等，可令ωR1C1=ωR2C2=1（2）将单相电源分裂成三相同样，将单相电源Us分裂成三相UOA、UOB、UOC互成120°的对称电压，其原理如图二所示。图二设计电路关键是元件参数。从向量图可见，B和C两点的轨迹是在圆周上变化。只要使I2和I1相位差成60°；使电流I3和电流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22RXc=tg60°33RXc=tg30°四、正文（1）○1用mutisim7.0软件进行单相交流电源分裂为两相电源的仿真，实验电路及示波器显示如下：○2测量并作电压负载特性曲线改变电阻R3阻值并测其电压，保证输出电压在155（1-10%）V范围内，相位差在90°×（1-5%）范围内。电路连接及示波器显示如图由电压表示数知电压变化在要求范围内，即155（1-10%）V。由示波器光标可知相位差变化在要求范围内，即90°×（1-5%）。R3/Kohm7891020304050100500U/V140.113141.709143.173144.251149.730151.609152.559153.132154.284154.973用excel作图如下电压-负载特性曲线1351401451501551600100200300400500600电阻电压U/V○3测量证明设计的电路在空载时功耗最小。电路连接如图改变R3、R4电阻测得其功耗变化如下表：R3、R4/Kohm10203040501002003004005007001000P3/mW20841123767.328582.728469.690238.393120.09480.26360.27348.25434.49724.163P4/mW21901151780.227590.065474.417239.592120.39780.39860.34948.30334.52224.176P总/mW427422741547.5551172.793944.107477.985240.491160.661120.62296.55769.01948.339用excel制图如下：负载总功率010002000300040005000020040060080010001200电阻功率P总/mW由上表可知负载功率随电阻的增大而减小，故空载时功耗最小。（2）讨论负载为感性或容性时的电压负载特性○1负载为感性时电压随电阻变化如下表：电路连接如下图：L1、L2/H0.010.020.050.10.20．30．50.70.911．5U1/V0.4620.9252.3284.7059.60914.71725.55837.24849.77356.33591.596U2/V0.6931.3913.5107.13214.71722.76940.30259.68880.67191.604146．309L1、L2/H22．5345681050100500U1/V128.578162.593189.142215.676219.448215.240203.777194.75163.02159.19155.82U2/V189．211212.023219.373215.344206.589198.982188.334181.65160.50157.98155.73用excel制图如下：电感电压曲线050100150200250020406080100120电感电压U1/VU2/V由数据和曲线可知电压随电感的增加先增大后趋向于155V。○2负载为容性时电压随电阻变化如下表：电路连接如下图：用excel制表如下：电容-电压特性曲线020406080100120140020406080100120电容电压U3/VU4/v由数据和曲线可知电压随电感的增加而减小。○3对于三相电源，当负载为电容或电感时，电压--负载特性曲线和二相相似。（3）分相电路的用途分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。使用这个分相电路图，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C3、C4/uF12345102050100U3/V123.611100.66584.18672.04062.81337.93421.0078.9524.573U4/v133.174115.099100.67689.11679.74551.63329.92513.1456.784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。五、总结本次实验通过mutisim7.0软件仿真主要研究了将单相交流电源分裂为相位差为90°的两相电源，绘制其电压负载特性曲线并讨论了电路在什么情况下功耗最小。同时将分裂成的两相和三相电源的电阻负载改为感性和容性负载并绘制其电压负载特性曲线。最后通过讨论、查阅资料和上网搜索了解了分相电路的用途。通过这次实验不仅让我对分相电路有了具体而详细的了解，也对mutisim7.0软件功能更加了解，使用更加熟练，同时让我进一步地接触实际问题，将理论应用于实际，并学会处理遇到的问题，尝试解决和解释了理论与实际有差异的的地方。并且学会了在实际操作中要将独立思考与向他人请教相结合。六、致谢非常感谢老师认真细致地讲解了mutisim7.0仿真软件并对实验中出现的问题进行解释，同时感谢各位在电路仿真和论文编写过程中提供帮助的同学。七、参考文献《电工仪表与电路实验技术》南京理工的大学马鑫金编著《电路》机械工业出版社黄锦安主编