低压交流电源相移电路：元件选型与最佳实践
零件与材料
- 低压交流电源
- 两个 0.1µF 无极性电容（Radio Shack #272-135）
- 两个 27kΩ 电阻
推荐陶瓷盘式电容：无极性、廉价、耐用。严禁使用任何带极性标记的电容，交流供电下必损坏！
参考文献
《电路课程》第二卷，第一章："Basic AC Theory"（基本交流理论）
《电路课程》第二卷，第四章："Reactance and Impedance—Capacitive"（容性电抗与阻抗）
学习目标
- 理解不同相位交流电压不按代数相加，而按向量（相量）运算相加
原理图
实物接线图
实验步骤
搭建电路，用交流电压表测量各元件电压降，再测总电压。您会发现各元件电压降之和不等于总电压。这是由于电路相移：电容两端电压与电阻两端电压相位不同，故幅值不直接相加。考虑相位角后它们确实相加等于总电压，但电压表仅测幅值不提供相位信息。
尝试同时测量两电阻总电压降。此值将等于分别测量两电阻电压降之和。说明两电阻电压波形同相，可直接标量相加。
同时测量两电容总电压降。同样等于分别测量之和，说明两电容电压波形也同相。
已知电源频率 60Hz（美国市电频率），计算所有元件阻抗，用欧姆定律（E=IZ；I=E/Z；Z=E/I）求各电压降。结果极性幅值应与电压表读数吻合。
计算机仿真
带 SPICE 节点编号的原理图：
两大阻值电阻 Rbogus1 和 Rbogus2 并联在电容两端，为 SPICE 提供直流通路接地，避免其视电容为开路而分析失败。这是 SPICE 特性的"修补"，实体电路完全不需要。
网表（建立包含以下文本的文本文件，逐字复制）：
phase shift v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Voltage across each component: .print ac v(1,2) v(2,3) v(3,4) v(4,0) * Voltage across pairs of similar components .print ac v(1,3) v(3,0) .end
相关练习册
- AC Power Worksheet（交流电功率练习册）
- AC phase Worksheet（交流相位练习册）
工业技术