电工电子综合实验论文裂相电路摘要：对于单相交流电源，可以采用裂相元件将其变成多相对称电源。

90本文主要是研究如何将单相交流电源（220V/50W）分裂成相位差为o120的三相电源。

进而在原电路的基础上改的两相电源以及相位差为o变负载测量并作电压与负载的曲线，并测量证明电路在空载时功耗最小。

接着讨论当负载分别为感性或容性时，其电压与负载的特性曲线，最后举例并说明了分相电路的用途。

关键词：裂相、单相电源、两相电源、三相电源、负载、电压、功率引言：裂相电路是一种较为简单的电路处理技术，在电工技术的领域中有很重要的应用。

由电路理论可知，电容非常容易改变交流电的相位而又不消耗能量，因此常被用作裂相元件。

裂相是指将适当的电容或电感与三相对称负载相配接，使三相负载从单相电源变成三相对称电源。

但是生活中一般只有单相电源，因此如何利用单相电源裂变成多相电源就很值得研究了。

正文：通过看书以及参考一些资料之后，可以设计出单相交流电源裂变成两相以及三相的电路，并用Multisim对其进行仿真测量，记录多组负载数据，做出特性曲线，研究其基本性质，并验证当空载时功率最小。

1.实验原理：90的两相电源1）将单相交流电源分裂成相位差为o将电源S U 分裂成1U 和2U 两个输出电压，下图（1）为所设计的分相电路原理图，它可将输入电压S U 分裂成1U 和2U 两个输出电压，且使1U 和2U 相位差为o90。

图中输入电压S U 为交流电，输出电压为1U 和2U 。

则可知它们的关系：22222221111⎪⎭⎫⎝⎛+=+=C R R c j R UsU ωω输入电压Us 而言，输出电压U 1和U 2与其的相位为：C wR 11arctan -=ϕ 2221arctanC wR =ϕ 或： )90tan(cot 2222 +-==ϕϕC wR 由此： 222arctan -90C wR =+ ϕ 若 RC C R C R 2211== 则必有 90-21=ϕϕ一般而言，21ϕϕ和与角频率ω无关，但为使U 1和U 2数值相等，可令12211==C R C R ωωUU lU 2R 1CRC图（1）()211111111C R cj R c j Us U ωωω+=+=当上述两条件都满足时则单相交流电被分裂成大小相等、相位差为90 o 的两相交流电。

2）将单相电源分裂成三相和1）中将单相分裂成两相的原理类似，简单计算可知当电流2I 与1I 相位差成o 60，电流3I 与1I 成相位差o 30，则可使电压A U 、B U 、C U 成对称三相电压。

可利用公式o 2260tan =R X C o C R X30tan 33= 2.试验过程1）将单相电源分裂成两相，单相交流电源220V/50HZ; ①取Ω==k 121R R ，F C C μ1847.321==。

可知当空载时，两相输出电压分别为155.524V 以及155.603V ；单相交流电频率为50Hz ，则一个周期为20ms ，ms 114.512=-T T ，可知此实验电路满足要求。

②在二个分相电源上分别接入可变电阻R 3、R 4，改变电阻大小，直到输出电压150（1-10%）V ；相位差为90°(1±2%),并画出电压-负载特性曲线。

Ω/电阻2505007501000 1250 1500 1750 2000 2250 2500V U /1 43.145 69.567 86.655 98.377 106.82 113.17 118.09 122.01 125.20 127.85 V U /243.16669.60286.69998.427106.88113.23118.15122.07125.26127.91Ω/电阻2750 3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000V U /1 130.07 131.97 133.62 135.04 136.29 137.40 138.39 139.28 140.08 140.81 V U /2130.14132.04133.68135.10136.36137.47138.46139.35140.15140.88由图可知，两电压基本相等，且随着负载电阻增大先增大后趋于定值。

③在在二个分相电源上分别接入可变电阻R3、R4，改变电阻大小，画出其功率--负载特性曲线，并证明电路在空载时功耗最小。

电阻1102050100150200500750 /ΩP/W0.0483 0.47441 0.93605 2.19 3.967 5.398 6.54 9.679 10.0121P/W0.04835 0.47489 0.93099 2.192 3.971 5.403 6.547 9.689 10.0222电阻100015002000250030003500400045005000 /ΩP/W9.678 8.539 7.444 6.538 5.806 5.21 4.72 4.132 3.9661P/W9.688 8.547 7.451 6.545 5.812 5.216 4.725 4.315 3.972由功率负载特性曲线可知，两负载的功率基本相等，且随着电阻增大达到最大值之后逐渐减小。

由图分析可知，当电阻为零时，功耗为零，则电路在空载时功耗最小。

④在在二个分相电源上分别接入可变电容（电感）C和4C（1L和3L），改变容抗（感抗）大小，画出其电压--负载特性曲线。

2F /电容 0.51.52.53.54.55.56.57.58.59.5V U /1 143.81 123.64 107.48 94.583 84.19 75.709 68.693 62.812 58.824 53.547 V U /2143.89123.70107.5394.63184.23375.74768.72762.84457.85353.574由图可知电压负载随着电容的增加而逐渐减小。

电感/H 0.60.70.80.91 1.1 1.2 1.3 1.4 U/V49.78259.70170.02480.69691.637102.751113.921125.016135.8941VU/49.80759.73170.0680.73691.683102.803113.979125.079135.9622电感/H 1.5357.51012.52050100 VU/146.41219.598206.738190.629182.738176.35168.342160.55158.09 1U/V146.484219.709206.842190.725181.83176.439168.428160.632158.099 2由数据和特性曲线可知电压随电感的增加先增大后减小并趋向于150V.2) 将单相交流电源分裂成相位差为o 90对称的三相电源 ①取Ω====1004321R R R R , F C μ387.181=, F C μ162.552=。

由图可知，两相输出空载时，电压有效值为110V ，相位差也在o 120，符合要求。

②在三个分相电源上分别接入可变电阻765R R R 、、，改变电阻大小，直到输出电压150（1-10%）V ；相位差为120°(1±5%),并画出电压-负载特性曲线。

/电阻255075100125150175200225250V U /1 67.829 86.425 94.668 99.162 101.91 103.72 104.98 105.9 106.58 107.11 V U /235.175 51.93 62.068 68.96 73.994 77.854 80.921 83.426 85.513 87.284 V U /347.30464.96475.11581.75586.41289.83892.45294.50496.15397.503Ω/电阻 275300325350375400425450475500V U /1 107.52 107.85 108.12 108.34 108.53 108.69 108.81 108.93 109.02 109.11 V U /288.807 90.132 91.296 92.327 93.248 94.076 94.824 95.504 96.125 96.693 V U /398.62799.576100.38101.08101.69102.22102.70103.12103.49103.83由图可知，电压随着电阻的增加先增加后趋于平缓。

③在三个分相电源上分别接入可变电阻765R R R 、、，改变电阻大小，画出其功率特性曲线，并证明空载时功率最小。

Ω/电阻 1251015255075W P /1 31.307 57.908 115.588 164.38 182.593 184.031 149.384 119.495 W P /24.649 8.926 19.749 32.488 40.705 49.492 53.935 51.366 W P /313.43124.87150.01572.70483.14489.50584.40875.23/电阻 100125150175200225250275W P /1 98.331 83.086 71.724 62.983 56.074 50.491 45.491 42.043 W P /247.555 43.801 40.408 37.419 34.799 32.5 30.474 28.679 W P /366.83859.73653.80648.84244.65541.09138.02835.372由功率负载特性曲线可知，三负载的功率均不相等，且随着电阻增大达到最大值之后逐渐减小。

由图分析可知，当电阻为零时，功耗为零，则电路在空载时功耗最小。

④在在三个分相电源上分别接入可变电容（电感）3C 、4C 和5C （1L 、2L 和3L ），改变容抗（感抗）大小，画出其电压--负载特性曲线。

F /电容 20406080100120140160180200V U /1 106.71 97.406 89.029 81.969 75.94 70.712 66.127 62.07 58.456 55.218 V U /276.312 57.466 48.816 39.903 35.014 31.315 28.467 26.134 24.194 22.547 V U /394.07384.07375.06567.49761.20755.93951.47847.65644.34842.458由图可知三电压均不相等且负载随着电容的增加而逐渐减小。