电工电子综合实验1--裂相电路仿真实验报告格

裂相(分相)电路研究 电子电工综合实验 专题:裂相(分相)电路 院系:自动化学院 专业:电气工程及其自动化 姓名:XXX 学号:XXX 指导老师:XXX - 1 - 裂相(分相)电路 摘要: 本实验通过仿真软件Mulitinism7,研究如何将一个单相的交流分裂成多相交流电源的问题。用如下理论依据:电容、电感元件两端的电压和电流相位差是90度,将这种元件和与之串联的电阻当作电源,这样就可以把单相交流源分裂成两相交流电源、三相电源。同时本实验还研究了裂相后的电源接不同的负载时电压、功率的变化。得到如下结论: 1.裂相后的电源接相等负载时两端的电压和负载值成正相关关系; 2.接适当的负载,裂相后的电路负载消耗的功率将远大于电源消耗的功率; 3.负载为感性时,两实验得到的曲线差别较小,反之,则较大。 关键词:分相两相三相负载功率阻性容性感性 引言 根据电路理论可知,电容元件和电感元件最容易改变交流电的相位,又因它们不消耗能量,可用作裂相电路的裂相元件。所谓裂相,就是将适当的电容、电感与三相对称负载相配接,使三相负载从单相电源获得三相对称电压。而生活和工作中一般没有三相动力电源,只有单相电源,如何利用单相电源为三相负载供电,就成了值得深入研究的问题了。 正文 1.实验材料与设置装备 本实验是理想状态下的实验,所有数据都通过在电路专用软件Multisim 7中模拟实验测得的;所有实验器材为(均为理想器材) 实验原理: (1). 将单相电源分裂成两相电源的电路结构设计 把电源U1分裂成U1和U2输出电压,如下图所示为RC桥式分相电压原理,可以把输入电压分成两个有效值相等,相位相差90度的两个电压源。 上图中输出电压U1和U2与US之比为 Us U 1=2) 11(11C wR + Us U 2= 2 )2 21 ( 11C wR + 对输入电压Us 而言,输出电压U1和U2与其的相位为: Φ1=-tg (wR1C1) Φ2=tg ( 2 21 C wR ) 或 ctg φ2=wR2C2=-tg(φ2+90°) 若 R1C1=R2C2=RC 必有 φ1-φ2=90° 一般而言,φ1和φ2与角频率w 无关,但为使U1与U2数值相等,可令 wR1C1=wR2C2=1 则在确定R,C 数值时,可先确定C=10μF ,则根据上式可确定R=318.31Ω。 (2). 将单相电源分裂成三相电源的电路结构设计 两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. 仿真过程及实验数据: (1)裂二相实验 仿真实验元器件: 交流电源(220V 、50HZ), C1=C2=10μF ,R1=R2=318.31Ω。 仿真实验图: 仿真实验运行波形: D B A 仿真实验测量负载—电压实验: 测量实验图为: 测量数据整理及电压—负载(阻性)特性曲线: 功耗—负载(阻性)特性