三相电路实验仪制造技术

本发明专利技术公开了一种三相电路实验仪。它包含正弦振荡器、电压表、电流表、三相负载，其信号输出端分别与非移相功放器和两路移相功放器相连，工作电源为上述各电路提供稳压直流电源。可输出三相电压相等、三相电压相位差互隔１２０度、稳定的低压三相交流电，其中公共地线就是三相交流电源的中线。很好地解决了已有的三相交流电实验设备的三相电压和相位差不平衡、不稳定、不安全、功耗和体积大等缺陷。它还可方便地分别观察三相电电压或相位差不平衡引起的中线产生电流现象。本发明专利技术既可独自成为实验仪器，也可组合到常见的电工电子实践台中。它可用于各类高校的三相交流电实验项目，大幅度提高实验精度和效果，避免了实验触电的危险性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实验装置，尤其是指一种三相电路实验仪。
技术介绍
国内各级各类高校，三相交流电实验是理工科大学生必做的电工电子实验项目之 一，而用于该实验的现有实验装置不外乎有两大类一类是用完全分立的仪器由学生组装 实验电路，另一类是在电工电子实验台上安装相关的仪器和器材，学生只要按电路插接连 线就可以了。例如2003年6月化学工业出版社出版的付家才编著的高校实验教材《电工 电子实践教程》中的"三相电路电压、电流的测量"的实验项目(第70-72页)，就是直接采 用三相交流市电进行实验的。但上述两大类实验手段中采用的三相交流电都是直接取自三 相交流市电，而对于三相交流市电，由于整个电网系统三相负载的不确定性(三相负载在 每一时刻都是随机的，导致三相负载不平衡)和供电系统内阻不为零，导致三相电不平衡 和不稳定，这表现在三相电压不相等和不稳定，三相电压的相位差也不是120度或不稳定。 这些都会引起实验结果的误差很大，甚至令师生难以容忍。不仅如此，三相交流市电电压很 高，实验仪器和人身安全性低，常发生仪器烧坏等事故，时有触电现象发生(虽然通常由于 绝缘好，不太容易发生严重触电事故，但每次实验还是令师生很担心)，并且耗电多，每套实 验仪器光灯泡的总功耗就达到一二百瓦，实验装置的体积庞大笨重。另外，还不能演示三相 交流电源由平衡状态变为不平衡时引起中线电流的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相交流电源的电压幅值和相位差都可调的、输出稳定 的、体积小、重量轻、安全节电的三相电路实验仪，它可方便地观察三相电压幅值或相位差 由平衡变为不平衡时，所引起的中线电流的变化。 为了实现上述目的，本专利技术包括监视三相交流电的相电压的电压表，三相负载，测 中线电流的电流表，一个把单相220V交流市电降压、整流、滤波、稳压组成的工作电源，为 后续电路提供稳定的直流电压，还有一个正弦振荡器，正弦振荡器的输出端与非移相功放 器的输入端相连，正弦振荡器的输出端还与两个移相功放器的输入端相连。工作电源分别 与正弦振荡器、非移相功放器、两个移相功放器的电源输入端相连。电压表与功放器的输出 端相并联。工作电源的地线也作为三相交流电电源的中线。 为保证正弦振荡器的输出电压稳定，不随后级负载变化的影响，在正弦振荡器的 末级是一个射极输出器。 两路移相功放器都是由幅度调节电路、移相电路、功率放大器连接而成。这样，非 移相功放器、两路移向功放器三者之间就形成了输出电压相位不同的三路正弦交流电，而 通过调节各自的幅度调节电路及移相电路，就可方便地调出电压和相位差都符合要求的平 衡的三相交流电。 移相电路的一条由两个电容和两个可变电阻构成两级RC移相单元，可产生稳定、波形好的超前120度的输出电压。在移相电路的一个电容上并联一个常断开关，衰减电阻 和常通开关并联后与幅度调节电路串联。常断开关和常通开关是机械联动的。这样就可通 过控制这个机械联动开关来方便地独立控制三相交流电的一相电源的相位，变动相位对电 压无影响。移相电路的另一条由单级RC移相单元与反相放大器连接组成，可产生稳定、波 形好的滞后120度的输出电压。 为了实验精度高、节电、耐用，三相负载的每一个都是由发光二极管和限流电阻串 联后再与负载电阻并联构成。 由于本专利技术用单相交流220V市电降压整流滤波稳压后，构成工作电源，分别提供 给正弦波振荡器、非移相功放器、两路移相功放器，使之产生三路电压和相位差都可调定的 三相交流电，并且带有中线，这就构成了理想的、真正平衡的、稳定的三相电路实验仪，克服 了现有三相交流电实验电源直接取自380V三相交流市电带来的三相交流电不平衡和不稳 定带来的实验误差，大大提高了实验效果。不仅如此，由于本专利技术采用220单相交流市电供 电产生平衡稳定的低压三相交流电，实验的安全性大大提高，无触电的危险。由于输出的三 相电电压很低，实验仪器和实验器材也不易损坏了，实验耗电也大大降低，符合当今世界的 节电原则，并且在无三相交流电源的地方也可做三相交流电实验，扩展了产品的适用范围。 在幅度调节电路的电阻上并联常通开关，以及在移相电路的电容上并联常断开关，并使这 两个开关机械联动，就可分别方便地观察三相交流电的电压幅值不平衡或三相交流电的相 位差不平衡所导致的中线电流产生现象，可加深学生对三相电的认识。用负载电阻并联发 光二极管显示电路作为三相负载的每一相，使负载精度高、节电、寿命长。移相电路由单级 移相单元与反相放大器连接组成，解决了用多级阻容元件进行超宽相移带来的信号极度衰 减和波形差的缺陷。本专利技术的体积、重量、成本都低于现有技术的产品，性价比高。附图说明 图1是本专利技术的第一个实施例的电路原理图。 图2是本专利技术工作电源的电路图。 图3是本专利技术三相负载中的一相的电路图。 图4是本专利技术的第一个实施例的简化电路图。 图5是本专利技术的第二个实施例的电路图。 图6是本专利技术的单电压表测三个相电压的电路图。具体实施例方式在图1中，工作电源1可把交流市电220V转化为稳压的低压直流电，其内部电路 采用现有技术中的降压、整流、滤波、稳压电路构成，串联或开关稳压电源均可。其电压正极 为+E，它为正弦振荡器2、非移相功放器、两路移相功放器提供稳压+12V直流电。正弦振荡 器2可采用现有技术中的文氏桥正弦振荡器，也可采用其他类型的正弦振荡器，要求输出 波形好、输出频率及电压稳定。文氏桥正弦振荡器的电阻R13、电容C7和C9、电阻R17组成 控制振荡频率的选频网络，三极管T2和发射极负反馈电阻R18、集电极电阻R16、基极偏置 电阻R15构成第一级放大，电阻R14、电容C10构成该级放大的滤波电路，电容C8、C11是输 入、输出耦合电容。三极管T3和发射极负反馈电阻R20、集电极电阻R22、基极偏置电阻R19和R21构成第二级放大，电阻R23、电容C12构成该级放大的滤波电路。微调电阻R24为大环路负反馈电阻。电容C13是输出耦合电容。电阻R25和电容C14、 C15构成低通滤波器，可减小噪声和防止高频自激。三极管T4和发射极负反馈电阻R28、基极偏置电阻R26构成射极输出器，电阻R27、电容C17构成射极输出器的滤波电路。输入、输出耦合电容分别是C16、C18。电容C19起高频滤波作用，进一步防止自激。为了保证振荡频率的稳定，电容C7和C9要用温度稳定性好的电容(比如涤纶电容等)。 非移相功放器由功率放大器3和幅度调节电路的电阻Rl和电位器R2构成，为了精密调节输出电压，调节输出电压幅度的电位器R2用多圈电位器最好。后述的所有电位器均建议采用多圈电位器，常调节的应选用大体积的多圈电位器，不常调节的可用小型多圈电位器。其中功率放大器3可用中功率或大功率音频功放集成电路构成，这样可简化电路提高性能。 第一路移相功放器由其幅度调节电路的电阻R3、 RK、 R4、移相电路的电容Cl、 C2和电位器R5、R6以及功率放大器4构成。为了演示三相电压或相位差不平衡引起的中线电流或中点位移现象，还在电阻RK和电容C1上分别并联一个常通和常断开关，并且这两个开关机械联动(本专利技术称机械联动开关)，比如用一个常见的双刀双位钮子拨动开关就可实现该功能；电阻R3上还要并联一个独立的按钮开关，以独立改变该相输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相电路实验仪，包括一个工作电源，三相负载，其特征是还有一个正弦振荡器，正弦振荡器的输出端与非移相功放器的输入端相连，正弦振荡器的输出端还与两个移相功放器的输入端相连，工作电源分别与正弦振荡器、非移相功放器、两个移相功放器的电源输入端相连，电压表与功放器的输出端相并联，工作电源的地线也是三相交流电电源的中线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]