文档介绍：电工电子综合实验(I)
仿真论文
实验名称: 裂相电路的仿真研究
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裂相电路的仿真研究
摘要:本文主要研究利用Multisim 。通过设定一定参数的R-C两相电路,将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为90°的两相电源(155V/50 Hz)。并从R-C两相电路出发,简单的通过输出电压、功耗与裂相电路负载参数之间的关系,研究了电压—负载(阻性、感性、容性)特性曲线,同时验证所设计的电路在空载时功耗最小。
关键词:裂相电路,单相电源,两相电源,负载特性曲线
1 引言
随着电子科技的发展,物理学与电工学教学演示越来越多的进入人们的日常生活。可是在大多数家庭民用场合,往往没有两相动力电源,而只有单相电源,如何利用单相电源为两相负载供电,成为了值得深入研究的问题,此时裂相技术就体现了它很大的实用价值。
笔者从一些电工学教科书提到的R-C裂相电路出发,在参考了一些资料后,对其进行了仿真研究。在将单相交流电源分裂成相位差为90°的两相电路的实验中,通过仿真测量,记录多组负载的数据,并作出电压——负载(两负载相等,分别有电阻,电感,电容)的特性曲线,并进行了简单的分析,以研究其性质(输出电压、功耗与裂相电路负载参数之间的关系),同时验证所设计的电路在空载时功耗最小。
2 正文
实验原理如下:把电源US分裂成U1和U2两个输出电压。如下图所示为RC桥式分相电路原理的一种,它可将输入电压US分裂成U1和U2两个输出电压,且使U1和U2的相位差为90°。
d’
a
c
c’
U1
U2
Us
U1’
U2’
d
Us
C2
R1
C11
R2
Ul1111123l111
U2
d
c
a
b
RC桥式分项电路原理
RC桥式分相电路原理
将电源US分裂成U1和U2两个输出电压:
利用R-C串并联电路它可将输入电压路US分裂成U1和U2两个输出电压,且使U1和U2相位差为90°。
如上图所示电路中输出电压U1和U2分别与输入电压US为
对输入电压US而言,输出电压U1和U2的相位是
或
因此
若
则必有
一般而言,和与角频率无关,但为使U1和U2数值相等,可令
实验元件:
序号
名称
型号与规格
数量
1
单相交流电源
220V/50Hz
1
2
电阻器
2
3
电容
100μF
2
4
示波器
XCS1
1
5
万用表
XMM1,XMM2
2
6
功率表
XWM1,XWM2
2
7
线形电位器
2
8
可变电感
2
9
可变电容
2
实验电路图:
在空载情况下运行时:
万用表测得两相电压源空载时的电压值:
示波器观察到两相电压源输出的相位差:
由示波器图像可知,裂相后的两相电源输出的相位差约为90°
功率表测得电压源空载时的功率:
,调节两电位器使得阻值相等。分别测量记录不同阻值时二相电源的电压和此时的负载功率,然后绘制电压——负载特性曲线(其中输出电压到150(1-10%);相位差为90(1-5%))、以及功率——负载特性曲线。
R1=R2/Ω
10
20
30
40
50
75
100
U1/V
U2/V
R1=R2/Ω
200
300
500
700
1000
3000
5000
U1/V
U2/V
R1=R2/Ω
7000
10000
15000
20000
30000
50000
100000
U1/V
U2/V
电压——负载特性曲线
R1=R