电子电工综合实验论文1

1、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：本文主耍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

2、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兀/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。实验川，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

3、输出空载时电压有效值相等，为110x（l±2%）v；相位差为120。x （l±2%）o（2）测量并作电压一一负载（三负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压110 x（l±10%）v；相位差为 120° x （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，讨论电压一一负载特性。（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。（2）相量图分析:图2由相量

4、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：ytan < icxus >= tan 60° = a/3 = 尺3tan vxc2bp：v37?3c1 = 1忑®r4c2 = 3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一一负载曲线的研究來说明。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：vl=220v f=50hzcl=c2=100ufr1=r2=1kq r3=18. 38q r4=55

5、. 14qzsc1错误!未指定书签。错误!未指定书签。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-t16. 676ms,由频率50脱 得周期为t二20ms。t2tl=t/3,三 相输岀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，负载一一电压关系研究a. 数据表格如下:r1=r2=r3/qua/vub/vuc/v2000109.784109. 457109.2431000109.399109. 08410& 4887

6、00109. 02710& 804107.84350010& 509108. 452106. 987400108.046108. 153106. 243300107. 269107. 659105.013250106. 648107. 262104.038200105. 692106. 635102. 565190105. 482106. 503102.214180105.215106. 325101. 797170104.917106. 125101.332160104. 584105.900100.812150104. 209105.642100. 227140103. 7

7、84105. 34799. 562表1b. 曲线112a11010810610410210098200025001500r1=r2=r3/q5001000三相电源接相等负载（电阻性）负载一一电压关系曲线图5由电压一一负载关系曲线可知，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在负载较大时已岀现较大相差，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乩电路

8、功耗测暈原理图（又对称性，仅以a端为列人xwm1r51kqb.数据表格:c.曲线:r5=r6=r7/qpoa (w)p总(kw)10365.9441.67650175.1071.359100102.6191.34415072.3971.34325045.4951.34250023.5481.34275015.8741.342100011.9681.34220006.0261.34050002.4181.340图6表2a端负载一一功耗关系曲线t-poa (w)图7从曲线图中可以看出，电路在空载舗->8）时功耗最小，且随着负载的减小，功耗逐 渐增大。当负载趋近0吋，功耗趋近无穷大。（4）讨论

9、负载为感性或者容性时，负载一一电压特性a.负载为感性时: 原理图：u1图8 电感一一电压变化数据表格：ll=l2=l3/mhua/vub/vuc/v1000112.391114.152114.940500114.205119.562119.889400115.040122.459122.467300116.360127.582126.866200118.476138.881135.786100116.346174.352153.47580109.197183.361148.1766097.928176.792118.9894098.484145.05464.9382093.75896.7833

10、3.840表3 曲线:图9rti数据曲线可知，三相电源输出电压开始随着电感的增加而增大，并且三条曲线均出现 一个峰值，大于裂相电压110v。随着电感继续增加，输出电压逐渐减小，并逐渐趋于平稳。b.负载为容性时: 原理图图10 电容一一电压变化数据表格:cl=c2=c3/ufua/vub/vuc/v5109.789107.330107.47710108.883105.067105.41015107.953103.000103.33820107.025101.053101.30930105.18697.44797.42140103.36894.17793.77050101.58291.19690.

11、3506099.83688.47087.1478096.45483.65981.33510093.24279.54076.215表4 曲线:cl=c2=c3/ufua/v -»-ub/vuc/v图11由数据曲线可知，输出电压随着负载电容值的变化而近似线性变化。随着负载电容增大, 输岀电压逐渐减小，且三条曲线中ua变化较慢，对应电源性能较好。（4）实验结果分析乩所接负载（电阻性）较小时，三相两端的电压相差较大；但随着负载的逐渐变大，三 相两端的电压差距在逐渐缩小。b. 比较裂相后电源接感性负载时的电压一负载曲线可知：在阻抗（感性）时，不同 相间负载电压差别较大，当阻抗（感性）足够大时，

12、负载电压趋于一致。c. 比较裂相后电源接容性负载时的电压一负载曲线可知：负载电压随着阻抗（容性） 而变化，且在阻抗（容性）时，不同相间负载电压差别较大，当阻抗（容性）足够大时，负 载电压趋于一致。（5）裂相电路在实际中的应用分相电路可以提供更多的接口，使负载之间相互分开，而不需要同时并联到某一单相电 源上，使得用电更加安全，从实验数据可知，接阻性负载时，阻值越大，分相所得电压越稳 定且更加接近理论值。对于使用小功率单相异步电动机的家用电器（洗衣机、窗式空调、电 扇），若将单相异步电机换为三相异步电机，由于负载较为固定，使用这种裂相电路可大大 改善其性能，并且能够获得一定社会经济效益。但对于功耗经常变动的大功率用电器，此裂 相电路是不适宜的，因为这种裂相电路的元件也要随之作大范围的变动调整。五、结论：本实验原理比较简单，实验目的也较为明确，但在测量过程屮仍然遇到了不少问题。经 过反复思考，多次尝试，终于把困难一一克服了。实验中，我得到了以下几个结论：1. 裂相后