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1、电工电子综合实验报告分相电路一. 摘要：本文主要介绍了从单相电源中获取二相、三相电源的分相法，给出电路元件 参数及计算公式，对外加负载为线性电阻，容性负载及感性负载与电压的关系进 行研究，给出容性及感性电阻对于电压影响的解决方法。二. 关键词：分相电路 单相电源 二相电源 三相电源 相位差三. 引言：三相电路具有很多优越性，广泛应用与国民生产及人们的日常生活的各个领 域中。但实际上，一般民用供电线路，照明电路及许多小功率用电负载都采用单 相制，使许多设备及产品的应用受到了很大的限制。因此将单相电源裂相成两相 特别是三相电源是具有重大的意义。由电路理论可知，电容元件及电感元件可以改变交流电的相位
2、，再加上其只 储能不耗能的特点，从而成为理想的裂相元件。本文通过对将单相电源裂相成两 相及三相电源的研究，由单相电源得到了所需要的两相及三相对称电源。四. 正文：1. 分相电路的设计要求：1）将单位交流电源（220V、50Hz）分裂成相位差为90。的两相电源。 两相输出空载时电压有效值相等，为150*（14%）V；相位差为90*（12%）。 测量并作电压一负载（两负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压150（1-10%）V；相位差为90 *（1-5%）为止。 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。2）将单位交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为120对称的三相电源。 两相输出空载是电压
3、有效值相等，为110*（14%）V;相位差为120*（12%）。 测量并作电压一负载（三负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出电压110*（1-10%）；相位差为120（1-5%）为止。 测量并证明设计的电路在空载是功耗最小。3）若负载分别为感性或容性时，讨论电压一负载特性。4）论述分相电路的用途，并举一例详细说明。2. 将单相电源分裂为二相电源将电源Us分裂成U1和U2两个输出电压，图1所示为RC桥式分相电路原理的一种，可将输入电压路Us分裂成禹和U2两个输出电压，且使禹和&相位差 成 90。图1 RC桥式分相电路原理图1所示电路中输出电压U1和U2分别与输入电压Us比为:U1US V1 +
4、 (wR )2U 2 US1-)2 wR2 C 2对输入电压Us而言，输出电压u 1和U 2的相位为1中=arctan2 2或 cot 甲=R C22 2=一 tan的 + 90。)2由此 + 90。=一 arctan R C22 2若RC = R C = RC则必有甲-甲=90。一般而言，112 212图2未分相前电压输出曲线中1和中2与角频率无关，但为使1 12 2U1和U2数值相等，可令RC =R C = 1TSC1注：电路图中 C1=10 u F,C2=10 u F,R1=0.32k Q ,R2=0.32k Q其中 R1 C1= R2 C2=RCRC需要调整数值，二相电压有效值才能近似
5、相等，但需满足上公式。RC值调整表R1/QCJuFU1/ Vr2/qC2/uFU2/ V10001066.729100010209.63650010118.14650010185.58430010160.03230010150.84435010148.02135010162.75733010152.73433010158.29232510153.93732510157.13132310154.42232310156.65532110154.86632110156.17532010155.09932010155.923图4为二相在示波器上的波形图图4二相在示波器上 的波形图，其中两图像 的相位差
6、大致为90, 二相幅度大致相同。负载为线性电阻时负载-电压关系表:RL1=RL2/。U1/V&/V53.3833.402106.6646.698159.8419.8942012.91412.9873018.78718.8824024.28624.4155029.48029.60810050.92850.614500114.368114.9761000132.590133.2612000143.285144.0465000150.293151.091电压与线性负载的关系曲线（电脑拟合）:-U1/V-U2/VU/V如上表，当负载为线性电阻，且RL1=RL2时；1. 两电阻的电压变化基本相等，曲线近
7、似重合;2. 负载很大时，两负载电压接近理论计算值。电路消耗功率与负载的关系表:RL1=RL2/。rL1消耗功率P1/WRL2消耗功率P2/W电路总功率P/W52.2902.315297.871104.4404.487293.351156.4566.525289.051208.3458.432284.8565017.35617.542262.54610025.95126.226214.65650026.16026.440168.707100017.58117.768157.64850004.5174.566152.361100002.3322.356152.127500000.4780.484
8、152.0881000000.2390.243152.05210000000.0240.024152.050功率与负载的关系图（电脑拟合）:WT/nTRL1消耗功率P_RL 2消耗功率P2电路总功率P/W/W/W200000 400000 600000 80000010000001200000R/Q负载为感性时负载-电压关系表:如上表，可以看出当负载一8,即电路空载时，电路功耗最小,趋近于152W.51.0841.091102.1812.192204.4064.4315011.34511.40510023.82223.94920052.27952.556500153.105153.919100
9、0219.980221.1492000197.087198.1345000171.657172.56910000163.244164.112电压与感性负载的曲线关系图（电脑拟合）:如上图，当负载为感性电阻时：1. 两负载的电压基本相等，电压曲线近似重合；2. 感性负载两端电压增长趋势为先增后减，最后趋于一常数，值与线性电阻的趋 值相同。负载为容性时负载-电压关系表:呻U1/V&/V1147.587148.3422140.399141.1465121.578122.2311097.97198.4902069.23869.6075035.98236.17410019.81419.91820010.
10、40410.4655004.3034.31410002.1622.178电压与容性负载的曲线关系图（电脑拟合）:如上图，当负载为容性电阻时，1. 两负载的电压基本相等，电压曲线近似重合；2. 随着电容值的增大，电压逐渐减小，裂相所得电压达不到所需值，因此裂相所 得电压只适合值较小的容性电阻。3. 将单相电源分裂为三相电源电路原理图如下：图5将单相电源分裂为三相原理从以上向量图中可见，B和C两点的轨迹是在圆周上变化，只要使电流I2与I1 相位差成60 ；使电流【3与I1相位差成30，则可使电压UA UB椭成对称三 相电压。可利用公式XC2/R2二tan60XC3/R3二tan30图中元件参数：C
11、i=C2=32 u F, Ri=R2=1k Q , R3=57.46 Q , R4=172.38 Q 三相电压波形图:如图，三相电压相位差为120 .负载为线性电阻时负载-电压关系表:Ra二Rb二Rc/QUa/VUb/VUc/V1032.61629.12617.3312049.86646.70529.3355073.13472.91052.65510087.56688.95972.50420097.89698.88288.469500105.546104.995100.7241000108.223107.115105.2972000109.333108.304107.6365000109.85
12、5109.163109.02010000109.931109.532109.493电压与线性负载的关系曲线（电脑拟合）:通过对数据测量及生成曲线分析可知：1. 三相所得三条曲线基本重合；2. 当外加负载阻值较大时所得的电压值更加接近分相空载所得电压110伏。电路消耗功率与负载关系:Ra二Rb二Rc/QPa/WPb/WPc/W总功率p/w10106.38084.83130.036119.90320124.394109.06843.029157.41650106.973106.31955.450185.68310076.67979.13752.569199.59720047.91848.88839
13、.133210.63750022.26822.05920.303218.789100011.69811.47411.087221.03420005.9775.8655.793222.22350002.4142.3852.379222.655100001.2091.2001.200222.870功率与负载的关系图（电脑拟合）:通过对数据测量及生成曲线分析可知：外加负载电阻阻值越小，电路所消耗的功率越大，随着电阻阻值的增加电路消耗 功率减小，最后趋于不变。负载为感性时负载-电压关系表:LA=LB=LC/mHUa/VUb/VUc/V11.4611.2140.69757.5326.3083.5201015.61113.2067.1065082.67379.18230.012100102.431127.88646.03450012
