三线电路的研究

甘肃联合大学学生毕业论文题目：基于EWB三项电路的研究作者：赵晓飞指导老师：阎爱玲电子信息工程学院电子信息系电子信息工程技术专业2009级三年制电信（2）班2012年5月12日一、关于EWB的介绍EWB软件，全称为ELECTRONICSWORKBENCHEDA，是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB是一款小巧，但是仿真功能十分强大的软件。EWB软件由INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd（交互图像技术有限公司）推出，近几年开始在国内使用。现在普遍使用的是在WIN95环境下工作的EWB5.0（在国内曾见过6.0的演示版，注：EWB5.0也可以在WINDOWS3.1环境下使用，但需安装WING32工具）。相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的。混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可以几乎100%地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。二、三相电路的基本概念目前,世界各国的电力系统中电能的生产、传输和供电方式绝大多数都采用三相制。三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。三相电路是日常生产和生活中应用广泛的电路,通过实验方法研究和分析三相电路的运行情况显得很有必要,但由于三相电路的实验有一定的危险性,而且某些故障性实验可能会对元件甚至整个电力系统造成破坏,因此三相电路的实验难以实施.大量文献资料通过三相负载对电路的影响的理论分析,阐述了供电系统中什么时候采用三相三线制和三相四线制的原因。三相电路分为对称三相电路和不对称三相电路。在三相电路中，只要三相负载不完全相等，就称为不对称三相电路，例如，对称三相电路的某一条端线断开，或某一相负载发生短路或开路，它就失去了对称性，成为不对称的三相电路。（一）、三相四线制原理它是由一组频率相同、幅值相等、相位互差为120度的三个对称电动势构成的电路。目前，我国用电一般都采用星形联接、三相四线制供电方式。电源通过三相开关向负载供电，如图所示。其中，不经过三相开关和熔断器的那根导线称为中线或零线（O），另外三根称为火线（A、B、C）。三相电源并网时，其相序必须一致。图所示为一简单相序指示器，它可以根据负载灯泡的亮度来判定三相电源的相序为A、B、C。电源供电方式相序指示器（二）、三相电源的连接目前，世界各国的电力系统中电能的生产，传输和供电方式绝大多数都采用三相制。三相电源由三个频率相同，振幅相等，而相位彼此相差的正弦电动势组成。如果将三个电源的末端连接在一起，这一连接点称为中性点或零点，用N表示。这种连接方式称为星形（Y）连接。从中性点引出的导线称为中性线或零线。从始端引出的三根线A、B、C称为相线或端线，俗称火线。端线与中性线之间的电压叫相电压，有效值一般用表示，任意两端线之间的电压叫线电压，有效值一般用表示。可见，三相电源星形连接，可以获得两种电压。如果将三个电源的始末端相连接，构成闭合的三角形，这种连接方式称为三角形（△）连接，可见，三相电源三角形连接，只能获得一种电压。这三相电源依次称为A（或U）相、B(或V)相、C(或W)相。①负载对称时：线电流等于相电流，中线电流为零，中点电压为零。②负载不对称时：有中线，若中线阻抗0Z，中点电压为零,线电流等于相电流。无中线，线电流等于相电流，中点电压不为零。（三）、三相电路负载的连接三相电路的负载，是指使用交流电流的用电器的总称。例如三相异步电动机是必须接在三相电源上才能工作的。其它各种家用电器，常用的无线电测量仪器及电动工具等都是连接在三相电源的任意一相上工作的。一般在使用时，尽可能把它们分成相等的三组分别连接在三相电源的各相上。如果三相电路的每相负载阻抗相等、而且性质相同，这种负载称为三相电路的对称负载；否则，就是三相电路的不对称负载。1、三相负载的星形连接三相负载的星形连接，三相负载、、的一端连在一起并接至电源的中线上，另一端分别与三根端线A、B、C相接。如果忽略输电线阻抗，这时加在各相负载上的电压就等于电源的相电压。在三相电路中，流过每相负载的电流称为相电流，用ABI、BCI、CAI表示；流过端线的电流称为线电流，用AI、BI、CI表示。当负载作星形连接时，各相线电流等于相应的相电流。对负载的中性点应用可得中性线上电流为：当三相负载对称时，三个相电流ABI、BCI、CAI也是对称的，即有效值相等，相位互相相差，此时中性线的电流为零，因此可以省去中性线构成三相三线制电路。1）对称负载如图所示为一个三相负载星形、四线制联接电路，其中对称负载为：cbazzz该电路的电压和电流之间有下列关系成立；相电压：PCOBOAOUUUU线电压：LCABCABUUUUPLUU3线电流:LCBAIIII相电流：PCOBOAOIIII中间电流：0OI中间电压：0OOU由上面式子可以看出，由于负载对称，造成0OI、0,OOU，因此对于对称负载星形四线制联接电路，其中线没有存在必要。因而，去掉中线的对称三线制星形联接的电路其电压和电流之间的关系都与对称四线制的相同。2)不对称负载图所示电路中的不对称负载为cbaZZZ对于这种不对称负载星形四线制联接的电路，有以下式子成立：PCOBOAOUUUULCABCABUUUUPLUU3APAOAZUII/BPBOBZUII/CPCOCZUII/PLII0OI0OOU若将图所示电路的中线去掉，可以得到不对称负载星形三线制联接电路。这种电路会造成负载相电压不对称。如果某相负载阻抗大，则该相相电压有可能超过它的额定电压，长时间通电会缩短该相负载的寿命，甚至会损坏该器件。因此，应该避免该种情况出现。2、三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接时，从图中可以看出，各负载实际上是接在三相电源的两相线之间，所以负载上所加的电压等于电源的线电压。由于三相电源的线电压是对称的，所以无论负载是否对称，各相负载上的电压总是对称的。分析三相负载三角形连接的电路时，常以电压为参考量。流过每相负载的电流称为负载相电流，它们取决于各相负载的阻抗，流过相线的电流称为线电流。如果三相负载对称，则三个相电流是对称的，它们的相位互相相差，且有效值相等，每相负载的电压有效值，在负载三角形连接时，各相负载的相电压等于电源的线电压，它们在相位上分别滞后于相应的相电流，三个线电流的有效值相等，线电流的有效值与相电流的有效值有确定的关系。如图所示的电路的电压、电流关系可以由以下式子来描述：LPUUPLUI3BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII（四）、三相负载的功率的测量1、三相负载的有功功率（1）、在三相四线制电路中，可以用三只功率表同时测量三相负载的有功功率，设测量结果分别为AP、BP、CP，则负载功率为CBAPPPP。这中测量方法称为三表法。也可用一只功率表依次测量各相负载的功率，然后将他们相加得到总的负载功率。对于三相对称负载四线制电路，可以只测一相功率。设测得值为OP，则三相负载总功率为OPP3。（2）、在三相三线制负载电路中，不管负载是哪种接法、对称与否，都可以采用图所示的二接表法来测量三相负载的总功率。其中，两功率表电压线圈的非发电机端（不打*号）应该共接在没有串接电流线圈的火线（如图火线C）上。三相负载总功率为21PPP。若有一相负载阻抗角|Φ|60º，则两只功率表中必有一只指针反偏，这时应将该功率表电流线圈的两端头换接，或将电压线圈的转换开关反接（由“+”“-”），都可以使功率表指针正偏，但读数应取负值。2、三相负载的无功功率称三相电路无功功率的测量方法有两种：（1）用二瓦计法测量对称三相电路的无功功率。在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的数值1P,2P来求出负载的无功功率Q和负载的功率因数。其表达式为：)(21PPQarctan（2）用一瓦计法测量对称三相电路的无功功率。在对称三相电路中，无功功率还可以用一只功率表来测量，这时三相负载所吸收的无功功率为PQ式中，P是功率表的读数。当负载为感性时，功率表正向偏转；当负载为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。