电子电工综合实验论文1.doc

电子电工综合实验论文 南京理工大学 电子工程与光电技术学院 班级： 学号： 姓名： 裂相电路的研究 一、摘要： 本文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。理论依据是：由于电容，电感元件两端的电压和通过它们的电流的相位差恒定为90°，因此可以利用这一性质，将电容（电感）和与之串联的电阻分别作为电源，这样就达到了将单相交流电源分裂成三相交流电源(相位差为120°）的目的。通过理论分析，并利用Multisim 10 仿真实验，将一个单相交流电源分裂三个相位差恒定的电源，同时用Excel研究了裂相后的电源接不同性质负载时的电压、功率的变化。此外，文末简略介绍了裂相电路在实际工业生产中的的应用。 二、关键词： 裂相（分相） 单相 三相 负载 功率 相位差 三、引言： 裂相电路由电阻和电容构成，它吸取了单相电源供电方便，多相整流输出平稳，谐波少，功率高等优点。本文主要研究将一个单相的交流电源分裂成三相交流电源。利用电容，电感元件两端的电压和通过它们的电流的相位差恒定为π/2，将电容和与之串联的电阻分别作为电源，同时还研究了裂相后的电源接不同性质负载时的电压、功率的变化。实验中，通过测量多组数据，绘制相应曲线，并进行简单的分析，从而达到研究的目的。 四、正文： 1.实验要求：将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为120°对称的三相电源。 （1）三相输出空载时电压有效值相等，为110×(1±2%)V；相位差为120°×(1±2%)。 （2）测量并作电压——负载（三负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压110×(1±10%)V；相位差为120°×(1-5%)为止。 （3）测量证明设计电路在空载时功耗最小。 （4）若负载分别为感性或容性时，讨论电压——负载特性。 （5）论述分相电路用途，并举例说明。 2.实验原理： （1）实验原理图：将两个电阻串联作为并联电路的一个支路，另外两个支路由一个电阻和一个电容串联组成。把并联端口接入单相交流电源，这样可以把电源分裂成三相电源。 图1 （2）相量图分析： 图2 由相量图可知，Ua、Ub、Uc相位差为120°，这样Uod、Uoc、Uob相差60°。同时由电容器性质，联系阻抗三角形可得： 即： 设计时只需使电路满足上式就可以达到要求。显然，不同组合对电路性质有不同影响。这些影响可以通过电压——负载曲线的研究来说明。 3.实验内容： （1）电路设计 根据实验原理，设计电路图及元件参数如下： V1=220V f=50Hz C1=C2=100uF R1=R2=1KΩ R3=18.38Ω R4=55.14Ω 图3 电路运行后，三相输出空载时电压的有效值分别为110.000V,110.000V和110.000V，满足实验要求。 电路波形如图： 图4 由示波器波形可知，T2-T1≈6.676ms，由频率50Hz得周期为T=20ms。T2-T1=T/3，三相输出空载时电压的相位差为120°，满足实验要求。 （2）三相电源接相等负载（电阻性）时，负载——电压关系研究 a. 数据表格如下: R1=R2=R3/Ω Ua/V Ub/V Uc/V 2000 109.784 109.457 109.243 1000 109.399 109.084 108.488 700 109.027 108.804 107.843 500 108.509 108.452 106.987 400 108.046 108.153 106.243 300 107.269 107.659 105.013 250 106.648 107.262 104.038 200 105.692 106.635 102.565 190 105.482 106.503 102.214 180 105.215 106.325 101.797 170 104.917 106.125 101.332 160 104.584 105.900 100.812 150 104.209 105.642 100.227 140 103.784 105.347 99.562 表1 b．曲线 图5 由电压——负载关系曲线可知，当裂相后所接负载较小时，三相两端的电压相差较大（第三相和前两相电压的差别尤为明显）电源不稳定；但随着负载的逐渐变大，三相两端的电压差距在逐渐缩小，最后当负载趋近无穷大时，三相电源输出电压稳定在110V左右，电源性能较好。其中Ua、Ub、Uc相比，Uc在负载较大时已出现较大相差，故Uc与Ua、Ub相比稳定性较差。 （3）证明测量设计的电路在空载时功耗最小 a.电路功