1、裂相（分相）电路的研究摘要：本文对裂相（分相）电路的基本原理进行简单的研究探讨，为实际应用提供一些理论支持。主要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。通过实验，研究分相后的电源连接不同性质的负载时电压的变化，并附上了电路图和有关数据。分相电路可以把单相交流电源分裂成具有相位差的多相电源，且多相电路性能稳定，与单相电路相比有很多的优越性，在各种场合都有应用。在只有单相电源，而仪器设备必须使用多相电源时，如何将单相电源转换为多相电源就成了一个必须要解决的问题，所以研究裂相（分相）电路有很大的价值。关键词：两相电源，三相电源，裂相（分相） ，Multisim 仿真。引言：本文以虚拟
2、为主，对如何将单相交流电源分裂为具有一定相位差的两相和三相交流电源进行了研究。通过实验，研究裂相（分相）后的电源连接不同性质的负载时电压的变化。正文：一、 将单相交流电源（220V/50HZ）分裂成相位差为 90 o 的两相电源。1、 将单相交流电源分裂成大小相等、相位差为90 o 的两相输出的电路原理如图（1）所示，Usasss Ul1111123l111U2R1C11R2C2图（1）2UsU21Ul1111123l111图中输入电压Us 为交流电，输出电压为 U1、U 2， 由图知它们的关系有： 222 11CRRcjUs对输入电压 Us 而言，输出电压 U1 和 U2 的相位为：2111
3、 CRcjRUs图（2）2211arctnCwR或者为： RCarctn-90)90t(cot2122222若由 此 w 则必有 90-1一般而言， 与角频率 w 无关，但为使 U1 和 U2 数值相等，2和可令 1wR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。 以下是上述设计的仿真电路图：图（3）由图（3）得，两相输出空载时，电压有效值大体相等，约为 155V（实验测得） ，图（4）而其相位差由图（4）的示波器显示，约为 90 o2、电压负载实验数据为：图（5）结论：由实验数据可以证明，设计的电路在空载时功耗最小。R/ 0 0.2k 0.4k 1.4k
4、2k 3k 3.5k 35k U1/V 0 36.155 60.416 110.802 121.975 131.931 134.988 153.349 155.47U2/V 0 36.177 60.452 110.868 122.048 132.01 135.069 153.257 155.562P1/W 0 6.54 9.131 8.774 7.443 5.805 5.209 0.671 0P2/W 0 6.548 9.142 8.784 7.452 5.812 5.216 0.672 0电压和负载的特性曲线为：电 压 -负 载 特 性 曲 线0501001502000 0.2k 0.4k
5、1.4k 2k 3k 3.5k 35k R/电压/VU1/VU2/V图（6）二、将单相交流电源分裂成相位差为 120对称的三相电路。1、两相输出空载时电压有效值相等，为 110V；相位差为 120。该实验电路图为：R3R2C2R1R1ACOBUsC3UsUcUAUB图（7） 图（8）对该图相位差分析如下：Xc2/R2=tan60Xc3/R4=tan30此时满足 UA、U B、U C 相位差为 120。以下是仿真电路图：图（9）由图（9）得，两相输出空载时，电压有效值大体相等，约为 110V（实验测得） ，图（10）而其相位差由图（10）的示波器显示，约为 120o2、如下图，为带负载时的电路图
6、，任意两负载相位差为 120 图（11）电压负载实验数据为：R/ 0 0.1k 0.8k 2k 4k 8k 20k UA/V 0 40.52495.738105.866108.664109.61 109.908109.972UB/V 0 18.01963.62783.422 94.041 101.024106.077109.962UC/V 0 26.94176.61994.463 102.197106.206108.536109.963PA/W 0 16.43 11.4635.607 2.953 1.502 0.604 0PB/W 0 3.249 5.063 3.48 2.212 1.277
7、0.563 0PC/W 0 7.263 7.342 4.464 2.612 1.411 0.589 0图（12）结论：由实验数据可以证明，设计的电路在空载时功耗最小。电压和负载的特性曲线为：电 压 -负 载 特 性 曲 线0204060801001200 0.1k 0.8k 2k 4k 8k 20k R/电压/VUA/VUB/VUC/V图（13）三：负载为感性或容性时的电压负载特性 (以裂三相为例) 。1. 负载为感性时，仿真电路图为：图（14）电感电压实验数据为：L/mH 0 20 100 500 1500 3000 30000 UA/V 03.73720.295114.382147.193
8、142.133110.667109.972UB/V 01.413 7.71 49.177105.316 124.71114.173109.962UC/V 02.429 12.79 59.644 81.246128.022115.419109.963图（15）结论：由表格中测得的数据可知，在电感较小时, UA、 UB、UC 都较小,随着电感的不断增大, 三个电压都是先增大后减小；在电感很大时,三个电压都与 110V 很接近 , 由此做出的电压电感曲线如下：电 压 -电 感 特 性 曲 线0204060801001201401600 20 100 500 1500 3000 30000 L/mH电
9、压/V UA/VUB/VUC/V图（16）2.负载为容性时，仿真电路图为：图（17）电压电容实验数据为：C/F 0 10 50 100 500 1000 10000 UA/V 109.969 75.936 29.681 16.568 3.746 1.82 0.185 0UB/V 109.956 35.017 11.399 6.289 1.415 0.691 0.07 0UC/V 109.971 61.173 20.745 11.228 2.383 1.203 0.121 0图（18）结论：由表格中测得的数据可知,随着电容值的不断增大, UA 、UB 、UC 都不断减小,一直减小到零。因为电容越
10、大,对交流的阻抗越小,当电容为无穷大时,阻抗为零，故电压也为零。由此做出的电压电容曲线如下：电 压 -电 容 特 性 曲 线0204060801001200 10 50 100 500 1000 10000 C/ F电压/V UA/VUB/VUC/V图（19）四：裂相（分相）电路的用途：多相交流电,因其性能稳定而在日常的生产和生活中有着广泛的应用,而分相电路可以把单相交流电变成多相交流电，在没有三相电源的情况下，可以通过分相电路来实现三相电，从而避免了去寻找三相电源。五、致谢：感谢电子电工实验老师教 Multisim 软件的使用。六、参考文献：电工仪表与电路实验技术 机械工业出版社 马鑫金电路 机械工业出版社 黄锦安
