Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Часть 1 Установившиеся режимы в линейных электрических цепях

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
1.89 Mб
Скачать

Комплексная амплитуда напряжения k-й гармоники

 

 

U

k m

U

k m

e j u k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

R 1

L 1

 

 

 

I k

Z k 1

 

 

 

R 2

 

R 3

U k

Z k 2

Z k 3

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C 3

 

 

 

б)

 

 

L 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

Рис. 6.1

Комплексное сопротивление цепи

 

 

 

 

 

Z

 

Z

 

 

 

Z k 2

Z k 3

 

Z

 

e j k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

k 1

Z k 2

Z k 3

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Z k 1 R1

j k L1 ;

 

Z k 2 R2 j k L2 ;

 

 

 

 

 

Z k 3 R3

j

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k C3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплексная амплитуда тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U k m

 

U k m

e j u k

 

U k m

 

 

j u k

k

 

 

 

j i k

 

I

k m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

I

k m

e

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

Z

 

 

e j k

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

k

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

6.1.

f (t)

6.2.

R L

u(t)

A 1

A 2

6.3.

i(t)

u(t)

A

6.4.

e (t)

Задачи

Какие гармоники вхо-

дят в состав функции f t ?

t

Ток в цепи изменяется по за-

 

кону: i t

10

2 sin

t

 

C 5

 

sin 3 t А.

Что

пока-

 

2

 

 

жут

 

амперметры

магнито-

 

электрической (А 1) и элек-

 

 

тромагнитной (А 2) систем?

 

Определить показание

ам-

 

перметра

магнитоэлектриче-

 

ской

 

 

системы,

 

если

R

u t 100sin t

В,

R 10

 

 

 

 

 

 

 

Ом.

Запишите в общем виде разложение в ряд

tФурье функции e t , учитывая симметрию кривой.

42

6.5.

R

 

Сопротивление катушки

ин-

 

 

дуктивности для второй гар-

 

 

 

 

 

 

моники

Z 2 20

2 e j 45

Ом.

u(t)

L

 

Определить

сопротивление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этой

катушки

для

третьей

 

 

 

гармоники.

 

 

 

 

6.6.

L

 

Найдите

показание

электро-

 

 

магнитного амперметра,

если

 

 

 

 

A

 

u t 100 2 sin t

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

 

C

100

2 sin 3 t 60 В,

 

 

 

 

 

 

 

L 10

 

1

30 Ом.

 

 

 

Ом; C

6.7.

 

 

Определить

показания

A

 

 

приборов

электродина-

 

C 2

 

мической

системы

I A и

 

V

UV , если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

L 1

 

u t 9 12cos3 t

В,

 

 

R 3 Ом,

X L1 2 Ом,

 

 

 

 

L 2

 

X L 2

5 Ом,

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

X C 2

45 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

43

6.8.

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить

показания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приборов

 

 

 

электромаг-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нитной

системы

I A

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

UV , если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u t 18 24cos3 t

В,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

 

 

 

 

 

 

 

C

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 6 Ом,

 

X L 5 Ом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

X C 45 Ом.

 

 

 

6.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u t 20 100

 

 

 

sin t 90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

sin t 45 В;

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 10 Ом;

L 0,1 Гн;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

C 1 мФ.

Определить

ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

V i t ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

показания

вольтметра

i(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электромагнитной

и

ампер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метра — магнитоэлектриче-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ской системы.

 

 

 

 

 

 

 

6.10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u t 100

 

sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

2 sin 3 t В;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

R 10 Ом;

1

 

 

30 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить

активную

мощ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ность, выделяемую в цепь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u t

80 100

 

sin

2 t В;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 20 Ом;

L 10 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить активную и пол-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

ную мощности в цепи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

6.12.

R

u(t)

L

C

V

6.13.

i(t)

u(t)

6.14.

i(t) W

u(t)

V

L

 

R

u t 100 502 sin t В;

2 L

1

R 10

Ом.

C

Как изменится показание вольтметра магнитоэлектрической системы, если индуктивность увеличить в два раза?

Для пассивного двухполюсника определить мощности P, Q, S и мощность искажения T, если дано:

u t 20 15 2 sin t

52 sin 3 t В;

it 2 22 sin t 60

2 sin 3 t 30 А.

Показания вольтметра и ваттметра электродинамической системы PW 116 Вт и

UV 50 В. Ток

i t 4 8sin t 4sin 2 t

2sin 3 t А; 50 с 1 .

Определить параметры катушки индуктивности R и L.

45

6.15.

 

 

 

Дано: PW 50 Вт;

 

 

 

 

 

i(t)

 

UV

50

 

В; 314 с 1 ;

 

 

 

W

 

i t

2sin t sin 3 t А.

 

 

 

 

C

 

u(t)

 

 

Определить R и C.

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.16.

 

 

 

 

Определить

 

значения

 

L 1

 

 

 

L

 

и

 

 

L ,

если

 

 

 

 

 

1

t U

 

 

 

2

 

 

 

L 1

 

 

u

 

1m

sin t

 

 

C

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2 m sin 2 t ;

 

 

 

 

 

 

 

u 1 (t)

 

R

 

u 2 (t)

u

2

t

U

2 m

sin 2

t ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 200 мкФ;

 

 

 

 

 

 

100 с 1 .

 

 

 

46

ТЕМА 7. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

Пример 7.1. Дано: несимметричная нагрузка включена по схеме треугольника. Линейное напряжение U = 80 B, сопротивления фаз нагрузки R = 10 Ом, X L = 16 Ом, X C = 8

Ом.

Рассчитать токи в линейных проводах A, B и C.

A а

 

IA

ICA

IAB

 

 

 

 

 

 

IC

C

R

 

L

 

 

 

в

C

 

c

 

 

 

 

 

IB IBC

B

Рис. 7.1

Решение

Фазные напряжения нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U AB U BC UC A U

3 80

 

3 139B.

 

 

 

Фазные токи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

U AB

 

139

 

13.9 A;I

 

 

U BC

 

139

j8.66 A;

AB

R

 

10

 

BC

jX L

 

j16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

UC A

 

 

139

j17.3 A.

 

 

 

 

 

 

 

C A

jXC

 

j8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линейные токи, согласно первому закону Кирхгофа,

47

I

A

I

AB

I

C A

13.9 j17.3 22.2e j51.3

A;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

B

I

BC

I

AB

13.9 j8.66 16.3e j148 A;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

C

I

C A

I

BC

j17.3 j8.66 j26 26e j90 A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I A I B I C

0.

 

 

 

 

 

 

I

A

13.9 j17.3 22.2e j51.3 A;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

B

13.9 j8.66 16.3e j148 A;I

C

j26 26e j90 A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 7.2. В схеме цепи (рис. 7.2) с симметричной си-

стемой

фазовых

напряжений (UФ 220 В)

симметричная

нагрузка соединена звездой сопротивлений

Z 3 j 4 Ом,

несимметричная нагрузка соединена треугольником сопро-

тивлений R1 20 Ом, R2

50 Ом, R3

100 Ом. Сопротив-

 

 

 

 

 

A

 

I A

Z Л

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U A B

 

 

 

 

 

 

 

R 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U C A

 

 

B

I B

 

 

 

 

b

R 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U B C

 

 

 

 

 

 

 

R 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

I C

Z Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

Z

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.2

 

 

ление линейных проводов

Z Л 3 j 3 Ом. Определить ли-

нейные токи I A ,

I B , I C .

 

 

 

 

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Преобразуем симметричную звезду нагрузки в треугольник сопротивлений

 

 

 

 

 

Z

 

3Z 9 j12 15e j 53,1 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивления параллельно включенных пар сторон

треугольника3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1

R1 Z

 

 

20 15 e j 53,1

 

9,56 e

j 30,6

Ом;

 

 

 

R1

Z

 

20 9 j12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

R2 Z

 

12,4 e j 41,6 Ом; Z

 

 

 

R3 Z

 

13,7 e j 46,8 Ом.

 

2

 

R2 Z

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

R3 Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преобразуем получившийся треугольник в эквивалентную звезду с сопротивлениями

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

3,69 e j 36,8

 

Ом;

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1 Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1 Z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

3,36 e j 91,6

 

Ом;

 

 

 

 

 

 

b

 

Z 1 Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

4,8 e j 47,8

Ом.

 

 

 

 

 

 

c

 

 

Z 1 Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентные сопротивления фаз

 

 

 

 

Z

A

Z

Л

Z

a

7,9e j 41,2 Ом;

 

 

Z

B

Z

Л

Z

b

7,55e j 36,1

Ом;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

C

 

Z

Л

Z

c

9,03e j

46,5 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линейные токи:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

E A U n N

 

 

 

27,8e j 41,2

А;

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

E B

 

U

n N

 

 

29,1e j156

А;

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

E C

U n N

 

 

24,4 e j 73,5

А.

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

Z C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

 

 

 

Задачи

 

 

 

 

7.1.

 

 

 

 

 

Что

покажет

вольтметр

 

 

 

 

 

E A

электродинамической

 

 

E C

 

 

 

 

системы,

включен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный в разрыв об-

 

 

 

 

 

 

 

мотки трехфазного

 

 

 

 

 

 

 

генератора, соеди-

 

 

 

 

 

 

V

ненного

треуголь-

 

 

 

 

E B

 

ником?

В

фазах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генератора

 

 

 

 

 

 

 

 

симметричная

си-

 

 

 

 

 

 

 

стема ЭДС.

 

 

7.2.

A

I A

R

 

 

 

Определить

 

ли-

 

 

A

a

нейный ток

I A ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измеряемый

U A B

X L

электромагнит-

 

 

ным ампермет-

U C A B

R

b

ром, если линей-

 

X L ное напряжение

 

 

 

U B C

X L

U Л 220

В,

 

R X L 60

Ом.

 

 

C

R

c

 

 

 

 

50

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]