Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Часть 1 Установившиеся режимы в линейных электрических цепях
.pdf1.8.
|
V1 |
|
|
R |
|
V |
XC |
V2 |
|
Чему равно показание вольтметра V, включенного на
входе |
схемы, |
если |
|
UV 1 48 В, |
UV 2 |
64 В ? Все |
|
вольтметры |
— |
электромаг- |
нитной системы.
1.9.
W A
R к
V
L к
В цепи переменного тока показания приборов на частоте
f |
= |
50 |
Гц: PW 40 Вт; |
UV |
80 В; |
I A 2 А. Опре- |
|
делить |
параметры катушки |
||
Rк |
и Lк . |
|
1.10. |
|
X C |
В цепи переменного то- |
||||
|
|
ка |
R X C 10 Ом, |
||||
|
|
|
|||||
|
|
A |
U 20 В. |
Определить |
|||
|
R |
показание |
амперметра |
||||
|
|
||||||
|
|
электромагнитной |
си- |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
стемы. |
|
|
|
|
1.11. |
|
|
|
Определить |
эквива- |
||
R 1 |
= 5 |
X 1 = 5 |
|
лентные активное R и |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
X 3 |
= 5 |
реактивное |
X сопро- |
||
|
|
тивления |
схемы. |
На |
|||
|
X 2 |
= 5 |
|
||||
|
|
рисунке |
сопротивле- |
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
ния даны в омах. |
|
11
1.12. |
R 1 |
= 5 |
|
|
|
X 1 |
= 5 |
||
|
|
|
||
|
R 3 = 5 |
|
|
|
|
|
X 2 = 5 |
|
|
Определить комплекс полного сопротивления схемы. На рисунке сопротивления даны в омах.
1.13. |
R |
X L |
|
||
|
|
B L |
|
|
G |
1.14. a |
R |
L |
|
|
e(t) |
u(t) |
|
|
|
|
C |
b |
|
|
Определить параметры (g, bL) параллельной схемы замещения реальной катушки индуктивности с параметрами
R X L 20 Ом.
Определить амплитуду входного напряжения U m ab ,
если ток i t 1sin t А,
R X L X C 10 Ом , e t 10sin t 90 В.
1.15. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
схеме |
I A 10 А, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
A |
|
W |
|
|
|
|
|
UV |
141 |
В. |
Эквива- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
лентное сопротивление |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
V |
|
|
Z |
|
|
Z |
|
|
схемы |
Z Э RЭ j X Э , |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
где |
RЭ X Э . |
Опреде- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лить |
показание ватт- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метра. |
|
|
|
12
1.16. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить показание ват- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Z 1 |
|
|
|
|
тметра, если U 200 В, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 30e j 60 Ом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 10e j 60 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Z |
|
|
Z |
|
|
|
Z |
|
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.17. |
i(t) |
R 1 |
L1 |
Определить I A и мгно- |
|||||
|
венное |
значение тока |
|||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
i t , |
если U 250 |
В, |
||
|
u(t) |
|
|
M |
X L1 |
5 Ом, X L 2 |
7 Ом, |
||
|
|
|
|
||||||
|
|
R 2 |
L 2 |
|
R1 R2 |
7,5 |
|
Ом, |
|
|
A |
|
X M 4 Ом. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.18. |
R 1 |
X1 |
|
Определить |
напряжение |
||||
|
|
U R1 , |
если показание |
вольт- |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
метра электромагнитной си- |
|||||
|
V |
X M |
|
стемы |
UV |
120 |
В, |
а |
|
|
|
X 2 |
|
X1 X M . |
|
|
|
||
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.19. |
M |
|
Определить |
эквивалентную |
|||||
|
|
индуктивность, если |
kС В 1, |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
а L1 , L2 , |
M — известны. |
|
|||
|
L1 |
L2 |
|
|
|
|
|
|
|
13
1.20.
M
L1 L2
Определить эквивалентную индуктивность двух параллельно соединенных катушек, если известны L1 , L2 ,
M .
1.21. |
R 1 |
|
R 2 |
Определить |
показа- |
|||||
|
M |
ние вольтметра элек- |
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
тромагнитной |
систе- |
|||||
u(t) |
|
|
|
мы |
UV , |
|
если |
|||
L1 |
L 2 |
V |
u t 20 |
2 sin t |
В, |
|||||
|
||||||||||
|
|
|
|
R1 X1 X M 10 Ом. |
||||||
1.22. |
R |
|
Входное |
сопротивление |
||||||
|
|
цепи |
постоянному |
току |
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
равно 40 Ом. Как изменит- |
|||||||
|
|
|
ся |
это |
|
сопротивление на |
||||
|
C |
L |
частоте |
|
100 |
с–1, |
|
если |
||
|
|
|
L 0,2 |
Гн, C 250 мкФ? |
14
1.23.
V
A
M |
Две одинаковые катушки индуктивности с R1 R2 3 Ом
соединены последовательно и надеты на общий каркас. Амперметр электродинамической системы показывает ток
I A 7,5 А; X M 8 Ом. Что показывает вольтметр электродинамической системы?
kС В 1.
1.24.Как изменится коэффициент M двух катушек, если ток в одной из них увеличить в n раз?
1.25.Две последовательно соединенные катушки включены встречно, причем X1 X 2 2X M . Как изменится напряжение на зажимах цепи, если при неизменном токе уменьшить до нуля kС В ? Активным сопротивлением катушек можно пренебречь.
15
ТЕМА 2. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. РЕЗОНАНС
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Пример 2.1. Заданы резонансная частота последовательного контура f0 2 МГц, ширина полосы пропускания
П f 16 кГц и сопротивление |
R 12 Ом. Рассчитать пара- |
|||||||||||||
метры реактивных элементов контура. |
|
|
|
|
||||||||||
Решение. Запишем систему уравнений |
|
|
||||||||||||
f0 |
|
1 |
|
|
|
, |
П f |
|
f |
0 R |
|
, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
L C |
|||||||||
2 |
LC |
|
|
|
|
|
||||||||
откуда индуктивность L |
|
R |
|
119 мкГн , |
||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
2 П f |
емкость С |
П f |
|
53 пФ . |
2 f |
2 R |
||
|
0 |
|
Пример 2.2. Определить резонансную частоту f0 , характеристическое сопротивление , добротность Q и полосу
пропускания П f контура |
|
(рис. 2.1). Параметры цепи: |
||||||
L 0,2 мГн ; R 12 Ом ; С 360 пФ . |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R i |
|
|
R |
C |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.1
Решение. В случае малых потерь ( R ) резонансная частота, характеристическое сопротивление и полоса про-
16
пускания контуров с последовательным и с параллельным соединениями элементов совпадают.
|
f |
|
|
|
1 |
|
|
|
593 кГц; |
|
L |
|
745 Ом; |
|||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
LC |
|
|
|
|
|
|
C |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Q |
|
62,1; |
П |
|
|
|
f0 |
95,6 кГц. |
||||||||
|
R |
|
|
|
|
|
f |
|
Q |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пример 2.3. Определить реактивное сопротивление ка- |
||||||||||||||||
тушки |
X L |
и ток амперметра I |
схемы (рис. 2.2, а) в режиме |
резонанса токов, если параметры цепи имеют следующие
значения: |
коэффициент связи kС В 0,5 ; |
сопротивление ем- |
||
кости на |
резонансной |
частоте X C 1 |
кОм; действующее |
|
значение входного напряжения U 1 B . |
|
|
||
Решение. При развязке индуктивной связи катушек до- |
||||
бавляем в |
ветви с индуктивностями L |
— сопротивления |
||
X M , а в ветвь с емкостью — сопротивление X M |
(рис. |
|||
2.2, б). |
|
|
|
|
L |
M |
X L |
X M |
|
U |
C |
L |
X C |
X L |
|
|
|||
|
|
|
||
R |
|
U |
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– X M |
X M |
|
а) |
|
|
|
|
R |
|
I |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
Рис. 2.2 |
|
|
X M kС В L L 0,5 L 0,5X L .
17
По условию резонанса токов bL bC . С учетом того, что
X M |
0,5X L |
запишем: |
|
1 |
|
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||
X L |
0,5X L |
X C |
0,5X L |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Подставив числовые значения, найдем X L X C |
1кОм . |
Так как входное сопротивление равно бесконечности, то входной ток равен нулю, а напряжение параллельных ветвей равно входному. Отсюда
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
U |
1 |
|
0,66 мА . |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1.5 X L |
1.5 103 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задачи |
|
|
|
|
|
||
2.1. Функция |
|
|
|
входного |
сопротивления |
ЭЦ |
|||||||||||||
Z |
|
|
|
j |
|
R j L |
|
. Записать выражения |
АЧХ и |
||||||||||
В Х |
R j L |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ФЧХ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2.2. |
|
|
I 1 |
|
|
|
|
|
|
Для схемы записать выраже- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние |
коэффициента |
передачи |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–jX C |
|
по току k i j |
I 2 |
. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
U |
|
|
|
R |
|
|
|
I 1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3.Для схемы задания 3.2 записать выражения АЧХ и ФЧХ передаточной функции k i j .
2.4. |
R 1 |
Записать |
выражение |
коэф- |
|
фициента |
передачи |
по |
|
|
|
|||
|
j L |
напряжению k u j U 2 . |
||
U 1 |
R 2 |
U 2 |
|
U 1 |
|
|
2.5.Для схемы задания 3.4 записать выражения АЧХ и ФЧХ передаточной функции k u j .
18
2.6.Построить АЧХ и ФЧХ функции входного сопротивления Z В Х j R j 1C .
2.7.Построить АЧХ и ФЧХ функции входного сопротивления последовательной RLC-цепи.
2.8.R Построить АЧХ и ФЧХ
|
|
|
для коэффициента передачи |
||||||
|
–jX C |
|
по напряжению ku j . |
|
|||||
|
U 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.9. |
R 1 |
|
Определить |
значение |
со- |
||||
|
|
противления X1 , при кото- |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
X 2 |
|
ром в цепи будет резонанс. |
||||||
|
X 1 |
|
R 10 Ом; |
X |
2 |
5 Ом. |
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2.10. |
R 1 |
X 1 |
Определить |
значение |
|||||
|
сопротивления X 2 , |
при |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
R 3 |
|
котором |
в |
цепи |
будет |
|||
|
X 2 |
|
резонанс |
|
|
|
токов. |
||
|
|
R1 X1 5 Ом; |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
R3 10 Ом. |
|
|
|
|||
2.11. |
L |
|
Определить |
частоту f |
, |
при |
|||
|
|
которой в цепи будет резо- |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
R |
|
нанс токов, |
если |
L 0,1 |
Гн, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
R 5 Ом, C 25,4 мкФ. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
2.12.
X 3
2.13.
A
2.14.
A
R 1 |
|
Определить комплекс пол- |
||||
X 1 |
ного сопротивления, если |
|||||
|
||||||
|
|
X 3 X 2 20 Ом, |
|
|
||
X 2 |
R1 X1 10 Ом. |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
R |
Как |
изменится |
показание |
||
|
амперметра после размыка- |
|||||
|
|
|||||
|
|
ния |
ключа |
S, |
если |
|
|
L |
|
1 |
|
|
|
|
R L C . |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
C |
|
|
|
|
||
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить показание |
|||
I 1 |
L |
|
амперметра |
|
электро- |
|
|
|
R |
магнитной |
системы. |
||
|
|
I1 I2 10 А. |
|
|||
I 2 |
C |
|
|
|||
|
|
|
|
2.15. |
|
R |
X L |
U(T) |
X C |
Каким должно быть соотношение между параметрами цепи (R, XL, XC) при резонансе, чтобы входное напряжение было больше напряжения на конденсаторе?
20