裂相電路附原理,截圖

1、電工電子綜合實(shí)驗(yàn)論文裂相(分相)電路學(xué)院：電光學(xué)院摘要:本文主要利用Multisim7仿真設(shè)計(jì)軟件模擬的裂相電路，深入研究將單相交流電源(220V/50HZ)分裂成相位差為90度的兩相電源，并保證兩相輸出空載時(shí)電壓有效值相等，為150X(14%)V;相位差為90X(12%)。測(cè)量并作電壓-負(fù)載(兩負(fù)載相等，且為電阻性)特性曲線到輸出電壓為150(110%)V,相位差90X(1-5%)為止。測(cè)量證明設(shè)計(jì)的電路在空載時(shí)功率最小，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，以及分相電路的相關(guān)用途。關(guān)鍵詞：裂相單相電源兩相電源負(fù)載電壓功率引言：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

2、重要的作用。裂相技術(shù)是一項(xiàng)原理較為簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)。本文主要是研究如何將一個(gè)單相的交流電源分裂成多相交流電源的問(wèn)題。通過(guò)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，通過(guò)測(cè)量多組數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)曲線，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，從而達(dá)到研究的目的。正文：從一些電工學(xué)教科書(shū)提到的R-C裂相電路出發(fā)，在參考了一些資料后，我對(duì)其進(jìn)行了仿真研究。在將單相交流電源分裂成相位差為90的兩相電路的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)仿真測(cè)量，記錄多組負(fù)載的數(shù)據(jù)，并作出電壓一一負(fù)載(分別有電阻，電感，電容)的特性曲線，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以研究其性

3、質(zhì)(輸出電壓、功耗與裂相電路負(fù)載參數(shù)之間的關(guān)系)，同時(shí)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路在空載時(shí)功耗最小。實(shí)驗(yàn)原理如下:把電源Us分裂成Ui和5兩個(gè)輸出電壓。如下圖所示為RC橋式分相電路原理的一種，它可將輸入電壓Us分裂成Ui和5兩個(gè)輸出電壓，且使Ui和U2的相位差為90o圖為RC橋式電路分相原理圖中輸出的電壓Ui和U2分別和輸入電壓Us為:U1.1Us1(wRiCi)23=Usi(wr2c2)2對(duì)輸入電壓Us而言，輸出電壓Ui和U2與其的相位為：1 -arctanRC12 =-arctanR2c2或cot2=R2C2=-tan(290)因此290=-arctanR2c2若RC=R2c2=RC則必有:i-2=9

4、0，一般而言，中1和牝與角頻率與無(wú)關(guān)，但為使Ui和U2數(shù)值相等，可令RiCi=R2C2=1實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1.將單相電源分裂成兩相單相交流電源220V/50HZ;取定R1=R2=20Q;C1=C2=159.15uF;實(shí)驗(yàn)電路圖如下：在空載情況下運(yùn)行:萬(wàn)用表測(cè)得兩相電壓源空載時(shí)的電壓值:萬(wàn)用表設(shè)置二Ir值150V4%;由示波器圖像可知，裂相后的兩相電源輸出的相位差在902%范圍內(nèi)。所以設(shè)計(jì)電路滿(mǎn)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；在二個(gè)分相電源上分別接入可變電位器RL1,RL2;調(diào)節(jié)兩電位器使得阻值相等。分別測(cè)量記錄不同阻值時(shí)二相電源的電壓和此時(shí)的負(fù)載功率，然后

5、繪制電壓一一負(fù)載特性曲線（其中輸出電壓到150（1-10%）;相位差為90X（1-5%）,以及功率一負(fù)載特性曲線。表格如下：1onR1=R2/Q102030405075100U1/V43.1369.56886.63198.354106.817120.145127.832U2/V43.13169.5786.63498.357106.81120.149127.836R1=R2/Q200300500700100030005000U1/V140.801145.516149.42151.142152.433154.489154.891U2/V140.805145.521149.424151.147152

6、.437154.494154.895電壓一一負(fù)載曲線:結(jié)論：當(dāng)電路在空載時(shí)（即可認(rèn)為電路負(fù)載阻值很大且趨于無(wú)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。3 .測(cè)量證明設(shè)計(jì)的電路在空載時(shí)功耗最小還是以上電路，通過(guò)改變負(fù)載的阻值，加功率表測(cè)量并繪制功率一電阻曲線。表格如下:R1=R2/Q123451015P1/W57.547109.496156.288198.349236.083372.286446.744P2/W57.551109.502156.297198.361236.098372.309446.771R1=R2/Q202530354050100P1/W483.974498.94

7、3500.064494.574483.977456.583327.014P2/W483.003498.973500.094494.604484.006456.61327.034R1=R2/Q200300500700100030005000P1/W198.354141.2489.36265.30246.50115.9199.603P2/W198.366141.24989.36765.30646.50415.929.603由此可得到結(jié)論:隨著阻值的慢慢增大，負(fù)載消耗的功率先增大（增大速度較快）后減小，且當(dāng)負(fù)載趨向于無(wú)窮大的時(shí)候（即空載的時(shí)候）功耗趨近于0,可知空載時(shí)功耗最小。4 .討論裂相后的電源

8、接負(fù)載接電感時(shí)的情況并做電壓-負(fù)載特性曲線。兩相電源的每一相上分別接一個(gè)虛擬線性電感，調(diào)節(jié)使得兩電感顯值相等。負(fù)載為感性的裂相電路實(shí)驗(yàn)線路如下：表格如下:Li=L2/mH102025303540U1/V40.28991.585119.454146.318170.148189.293U2/V40.2991.588119.418146.322170.153189.299Li=L2/mH50607080100200U1/V212.157219.514219.024215.489206.713181.7211U2/V212.163219.521219.031215.496206.719181.727L

9、i=L2/mH300500800100030005000U1/V172.759165.703161.826160.539157.17156.514U2/V172.764165.76161.831160.544157.174156.503電壓一一負(fù)載特性曲線:U1/V-U2/V結(jié)論：負(fù)載為兩相同電感值的電感時(shí)，隨著電感值增加，所測(cè)電壓先增大后減小，且在sL=R(20Q),即L=63.7mH時(shí)，電壓取得極大值。越過(guò)最大值之后，電壓值隨電感值增加而增加。5 .討論裂相后的電源接負(fù)載接電容時(shí)的情況并做電壓-負(fù)載特性曲線。兩相電源的每一相上分別接一個(gè)虛擬電容，兩電容值相等。負(fù)載為容性實(shí)驗(yàn)線路如下：XSC

10、1表格如下:Ci=C2fF1102030405060U1/V155.269153.098150.705148.371146.063143.815141.6U2/V155.273153.102150.709148.375146.067143.857141.642Ci=C2fF7080901003005001000U1/V139.426137.305135.224133.186100.66379.73351.635U2/V139.431137.309135.264133.225100.66679.75651.62電壓一一負(fù)載特性曲線:系列1T-系列結(jié)論：負(fù)載為兩相同電容值的電容，電容小于一定值時(shí)，

11、各相電壓基本平穩(wěn)保持在空載電壓值附近，大于該值后隨著電容容性的增加，電壓明顯降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1 .裂相電路的作用是將單相的電源裂變?yōu)閮上嚯娫?，電路的原理非常?jiǎn)單?？蛰d時(shí)的電壓有效值分別是155.521V和155.526V,滿(mǎn)足試驗(yàn)所需值150V4%;由示波器圖像可知，裂相后的兩相電源輸出的相位差在902%范圍內(nèi)。又根據(jù)我的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，即R1=R2=20Q;C1=C2=159.15uF。通過(guò)代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得U1=U2理論值為155.5611V,與實(shí)驗(yàn)值較為吻合。，當(dāng)接上負(fù)載以后，隨著負(fù)載電阻的增大，負(fù)載上的電壓U1,U2也增大。當(dāng)負(fù)載增大到遠(yuǎn)大于C1或R2的阻抗值時(shí)，U1,U2基本保持155V

12、左右，相當(dāng)于空載時(shí)的電路。2 .當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，功率和負(fù)載關(guān)系為隨著阻值的慢慢增大，負(fù)載消耗的功率先增大（增大速度較快）后減小，且當(dāng)負(fù)載趨向于無(wú)窮大的時(shí)候（即空載的時(shí)候）功耗趨近于0,可知空載時(shí)功耗最小。當(dāng)阻值從1到30Q這一段功率增長(zhǎng)比較明顯，之后又逐漸變緩，當(dāng)阻值取5000Q時(shí)，功率為9.603。因此，當(dāng)阻值趨向于厘即我們要討論的空載情況時(shí)，功率最小（逐漸趨向于0）。從而可以得出空載時(shí)電Q路功耗最小這個(gè)結(jié)論。3 .當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，我們同樣可以作出分析。對(duì)于6L=工時(shí)，即L=63.7mh時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振R1被短路，止匕時(shí)C1L1兩端的電壓U2應(yīng)為單相電源電壓值220V。對(duì)于U2,同理當(dāng)8

13、L=工，即L=63,7mh時(shí)，電路發(fā)生并聯(lián)諧振，R2斷路，L兩端電C1壓亦為最大220V。觀察實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)以及所畫(huà)特征曲線，在63.7mh左右取得峰值，理論計(jì)算和仿真測(cè)量結(jié)果較一致。4 .負(fù)載為電容時(shí)電壓隨電容的變化關(guān)系和接電阻時(shí)的變化關(guān)系基本一致，不同的是，隨著電容值增大，并聯(lián)阻抗值是減小的，所以U-R曲線是呈下降趨勢(shì)。應(yīng)用：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，裂相技術(shù)在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。例如：一：在單相電動(dòng)機(jī)里頭，需要不同的相位的電源以形成移進(jìn)磁場(chǎng),或者旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)才能使鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái).采用的電源是單相的，內(nèi)部卻要多相的.這就要靠分相電路了。二：電子電路中，有時(shí)由于電路性能指標(biāo)的需要，也

14、要設(shè)計(jì)分相電路.例如彩電中的色度處理，要將付載頻分相。三：簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分相器(resolver)輸出繞組斷線等故障診斷，降低分相器故障診斷電路的成本及提高可靠性，而且降低分相器故障診斷電路的功耗。實(shí)現(xiàn)上述目的的手段是，在接受來(lái)自隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)從輸出繞組輸出與旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)的分相器的信號(hào)的分相器信號(hào)輸入電路中，在上述輸出繞組的輸出振幅為規(guī)定值以下，而且輸出電壓的中心電壓與正常動(dòng)作時(shí)的中心電壓的偏差超過(guò)允許范圍時(shí)，判定上述輸出繞組有故障。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(cè)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(kāi)，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(wú)窮大，此時(shí)功耗最小