南京理工大學(xué)電工電子綜合實(shí)驗(yàn)裂相電路論文.doc

1、電工電子綜合實(shí)驗(yàn)論文南京理工大學(xué)裂相電路實(shí)驗(yàn)論文裂相（分相）電路摘要： 從裂相電路出發(fā)，深入研究將單相交流電源（220V/50HZ）分裂成相位差為90度的二相電源，并保證二相輸出空載時(shí)電壓有效值相等，為150V5%；相位差為902%。進(jìn)而在原電路基礎(chǔ)上改變負(fù)載(電阻性)作出電壓與負(fù)載特性曲線。并討論在負(fù)載為電容或電感時(shí)電壓與負(fù)載的特性曲線。最后分析并證明此電路在空載時(shí)功耗最小。關(guān)鍵詞： 裂相電路 單相電源 兩相輸出 負(fù)載 空載 功率引言 ：在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電工技術(shù)在許多領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用。裂相技術(shù)是一項(xiàng)原理較為簡單的電路處理技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中還有很大的潛力有待開發(fā)。本文主要是研

2、究如何將一個(gè)單相的交流電源分裂成多相交流電源的問題。通過實(shí)驗(yàn)，研究裂相后的電源接不同性質(zhì)負(fù)載時(shí)電壓的變化。主要設(shè)計(jì)了將單相交流電源分裂成兩相電源。在裂二相實(shí)驗(yàn)中，我采取了電工儀表與電路實(shí)驗(yàn)技術(shù)（馬鑫金 編著）中第144頁的方法。在實(shí)驗(yàn)中，通過測量多組數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)曲線，并進(jìn)行簡單的分析，從而達(dá)到研究的目的。正文：實(shí)驗(yàn)原理：把電源Us分裂成U1和U2兩個(gè)輸出電壓。如下圖所示為RC分相電路中的一種，它可將輸入電壓Us分裂成U1和U2兩個(gè)輸出電壓，且使U1和U2的相位差為90度。電路圖如下：圖中輸出的電壓U1和U2分別和輸入電壓Us為： 對輸入電壓Us而言，輸出電壓U1和U2與其的相位為：1=-tg

3、(wR1C1)2=tg()或ctg2=wR2C2=-tg(2+90)若 R1C1=R2C2=RC必有 1-2=90一般而言，1和2與角頻率w無關(guān)，但為使U1與U2數(shù)值相等，可令 wR1C1=wR2C2=1實(shí)驗(yàn)過程：1.將單相電源分裂成兩相單相交流電源220V/50HZ;取定R1=R2=316Ohm;C1=C2=10.0uF;空載時(shí)的電壓有效值分別是150.242V和150.144V，滿足條件電壓為150V5%；且相位差為902%。所以設(shè)計(jì)電路滿足實(shí)驗(yàn)要求.2. 裂相后的電源接負(fù)載電阻（二負(fù)載相等）并做電壓-負(fù)載特性曲線;單相交流電源220V/50HZ;取定R1=R2=316Ohm;C1=C2=

4、10uF;在二個(gè)分相電源上分別接入可變電位器RL1,RL2(5KOhm )改變電阻大?。看胃淖儼俜种澹?，直到輸出電壓150V5%；相位差為902%。并測量電壓-負(fù)載特性曲線。RL1=RL2/K0.250.500.751.001.25U1/V87.185115.17126.899133.458137.643U2/V88.348114.38126.901132.490136.634RL1=RL2/K1.501.752.002.252.50U1/V140.548142.626144.235145.501146.602U2/V139.290142.134143.150144.456145.416R

5、L1=RL2/K2.753.003.253.503.75U1/V147.341148.050148.631149.161149.602U2/V146.568146.989147.552148.067148.517RL1=RL2/K4.005.00U1/V150.014151.193U2/V148.911150.094 電壓與負(fù)載的特性曲線如下;結(jié)論：通過曲線可看出，電壓隨電阻的增大而增大，且曲線最后趨于平緩。3. 測量證明設(shè)計(jì)的電路在空載時(shí)功耗最小在原有電路基礎(chǔ)上加入可變電阻的負(fù)載，改變負(fù)載阻值，測量功率與負(fù)載的特性曲線;功率與負(fù)載的特性曲線如下：結(jié)論:當(dāng)電路在空載時(shí)(即可認(rèn)為電路負(fù)載阻值很大

6、且趨于無窮時(shí))功耗最小;且隨負(fù)載阻值的變小(不等于0)功耗變大。4討論裂相后的電源接負(fù)載（二負(fù)載相等且為電感或電容特性時(shí)）并做電壓-負(fù)載特性曲線;討論電容-負(fù)載:電路連接如下：C1=C2/uFU1/VU2/V1098.96198.2439.1102.626101.8838.2106.534105.7617.5109.75108.956.8113.132112.1136.2116.169115.3195.6119.34118.4745.1122.088121.2024.3126.694125.7743.6130.942129.9923134.75133.7722.4138.715137.7082

7、141.445140.4191.6145.663143.21.2147.116146.0491148.577147.4990.91149.74148.1570.75150.247149.336結(jié)論：從圖象可看出在電容為uF量級時(shí)，電壓隨電容值的減小而變大，且逐漸趨于平緩。討論電感與負(fù)載:電路連接如下L1/mHU1/V U2/V10024.12123.94615037.93237.65724065.15265.175360106.781106.007430131.172130.22510157.164156.226560171.504170.528620186.173185.257680197.

8、834196.876750207.752206.165910218.618217.5671000219.918218.671500209.48207.8812000197.552196.1392400190.832189.4473000183.829182.4959100164.976163.779結(jié)論：從曲線上可看出負(fù)載電壓在電感為1H前隨電感的增大而增大并超過空載時(shí)的電壓值;在電感達(dá)到1H以后負(fù)載電壓隨電感的增大而減小。利用:裂相電路可以應(yīng)用于熒光燈電子鎮(zhèn)流器，它是用直流來點(diǎn)熒光等電子鎮(zhèn)流器的電路。使用這個(gè)裂相電路圖，只要增加四個(gè)元器件，不但功率因素可以增加提高到0.8以上，而且鐵心電感L

9、中流過的電流可以減小一半，因而使鐵心電感的用銅量和用鐵晾量降低，損耗減小。這是由于熒光燈的直流電流由通過電感和通過電容兩條整流電路提供。通過電感L的感性電流和通過電容的容性C的容性電流在電網(wǎng)中的相疊加，從而提高了功率因數(shù)，降低損耗，并且供電電壓平穩(wěn)。圖中電阻R是為限制電容C的峰值電流而設(shè)的。此外，此電路圖還可以用來點(diǎn)亮高壓汞燈和高壓鈉燈。結(jié)論:本論文研究了如何將單相交流電源分裂成相位差為90度的二相電源，并測量證明了電壓與負(fù)載以及功耗與負(fù)載的關(guān)系，具體結(jié)論為：1 分相電路可以提供更多的接口，使各負(fù)載之間能夠分開，而不需要同時(shí)并聯(lián)到哪一單相電源上，用電更加安全。2 阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載越大，得到的電壓越穩(wěn)定，越接近理論值。3 空載時(shí)，電阻趨向無窮大，此時(shí)功耗最小。4 當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，負(fù)載越小，得到的電壓越穩(wěn)定，越接近理論值。5 當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，電壓先隨負(fù)載的增大而增大，而后隨負(fù)載的增大而減小。通過本次實(shí)驗(yàn)，我個(gè)人加深了對裂相技術(shù)的理解，也熟悉了對Multisim電路仿真軟件的靈活運(yùn)用。這