Добавил:
Лабы/курсовые по программированию (С++/Verilog HDL), Теория и Практика Помехоустойчивого Кодирования Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Зайцева / Практикум по ПР 1.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
09.03.2022
Размер:
1.9 Mб
Скачать

2. СИМВОЛИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Мгновенныезначениягармоническихколебанийизменяютсяпозакону s(t) Sm cos( t ) ,

где Sm – амплитуда колебаний – наибольшее по абсолютному значению отклонение колеблющейся величины;

2 f 2 / Т – угловая частота колебаний – число циклов колеба-

ний в интервале, равном 2 единицам времени;

T – период колебаний – наименьшее значение времени, после которого процесс полностью повторяется;

f 1Т – циклическая частота колебаний – число циклов колебаний

вединицу времени;

– начальная фаза колебаний, равна значению фазы колебаний

t в момент t = 0, может быть как положительной, так и отрица-

тельной вещественной безразмерной величиной.

Для анализа режима гармонических колебаний в линейных электрических цепях (ЛЭЦ) используется символический метод (метод комплексных амплитуд), основанный на замене операций над косинусоидальными функциями, описывающими колебания, операциями над комплексными числами, содержащими полную информацию о параметрах колебаний. Тогда при условии, что в любой ЛЭЦ все гармонические колебания имеют одну и ту же известную частоту ω, мгновенное значение колебания s(t) Sm cos( t ) можно заменить его комплексной амплитудой

Sm Sme j .

2.1. Комплексные сопротивления и проводимости пассивных двухполюсников

[1, с. 122–125; 2, с. 83–86]

Для линейного пассивного двухполюсника (рис. 2.1.1) в режиме гармонических колебаний мгновенные значения напряжения и тока на его входе имеют следующий вид:

u Um cos( t u ),

i Im cos( t i ).

45

Рис. 2.1.1

Рис. 2.1.2

При символическом методе анализа колебаний в пассивном двухполюснике (рис. 2.1.2) используются комплексные амплитуды напряжения

Um Ume j u и тока Im Ime j i . Отношение комплексных амплитуд на-

пряжения и тока на входе двухполюсника называется комплексным сопротивлением двухполюсника и обозначается

 

U

1

 

Z ( j )

m

 

 

,

 

Υ( j )

 

Im

 

где Υ( j ) – комплексная проводимость двухполюсника.

Для пассивных элементов R, L, C выполняются следующие соотношения между комплексными амплитудами колебаний напряжения и тока:

ZR ( j ) UImR R ;

m

ZL ( j ) UmL j L;

Im

ZC ( j )

UmC

 

1

 

j C

 

Im

 

 

Y

( j )

 

Im

 

 

 

1

G ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

UmR

R

 

 

 

 

 

Y

 

( j )

Im

 

1

j

1

;

 

 

 

 

 

L

 

 

UmL

j L

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

j

1

; Y

 

( j )

Im

 

 

j C .

 

 

 

 

 

 

C

C

 

 

 

 

UmC

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 2.1.0–2.1.7 рассчитайте комплексное сопротивление двухполюсника, если заданы мгновенные значения напряжения и тока на его входе. Нарисуйте схему и найдите параметры элементов простейшей последовательной цепи, имеющей такое комплексное сопротивление.

46

Таблица 2.1.1

Вариант

Задано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

Задано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

t

 

 

, мА

 

i(t) 0,05cos

 

 

 

 

 

 

 

, А

 

i(t) 5cos 10

 

6

 

2.1.0

 

 

t 25

 

2.1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t) 10cos

 

 

 

 

, В

 

u(t) 50cos 10 t

 

20

 

 

104 t

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

t

 

 

 

 

, мА

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

i(t) 5cos 10

 

 

 

 

6

 

 

i(t) 0,1cos

 

 

, А

2.1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.3

10

t

6

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

u(t) 15cos 10

 

 

 

6

 

, В

 

u(t) 20cos10 t, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, А

 

i(t) 0,15cos 105t , А

 

i(t) 0,03cos 104 t

4

 

 

2.1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.5

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

u(t) 4,5cos

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

, В

 

10 t

4

, В

 

u(t) 12cos 10

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

t

 

 

 

, мА

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

i(t) 1,1cos 10

 

 

 

 

6

 

 

i(t) 0,01cos(10

t

75

 

), А

2.1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.7

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

u(t) 20cos(105 t 30 ), В

 

u(t) 5,5cos

 

 

 

 

t

 

 

 

 

10

 

 

2

, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 2.1.8–2.1.15 рассчитайте комплексную проводимость двухполюсника, если заданы мгновенные значения напряжения и тока на его входе. Нарисуйте схему и найдите параметры элементов простейшей параллельной цепи, имеющей такую комплексную проводимость.

Таблица 2.1.2

Вариант

Задано

 

 

 

Вариант

Задано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

t

 

 

i(t) 0,01cos

 

5

t

 

 

 

i(t) 8cos 10

 

 

 

, мА

 

10

 

6

, А

2.1.8

 

 

 

 

 

 

2

2.1.9

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

t

 

 

 

 

u(t) cos 10

 

 

4

, В

 

u(t) 5cos 10 t

, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

2.1.10

i(t) 5cos(105 t 88 ), А

2.1.11

i(t) 0,17cos(104 t 124 ), А

u(t) 50cos(105 t 148 ), В

u(t) 34cos(104 t

154 ), В

 

 

47

Окончание табл. 2.1.2

Вариант

Задано

 

 

 

Вариант

Задано

 

 

 

 

 

2.1.12

i(t) 20cos(105 t 20 ), мА

2.1.13

i(t) 15cos(104 t 30 ), мА

u(t) 80cos(105 t

65 ), В

u(t) 30cos(104 t 60 ), В

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

5

t

 

 

i(t) 0,04cos(10

t 30

 

), А

 

i(t) 40cos 10

 

, мА

2.1.14

 

 

2.1.15

 

 

 

2

u(t) 40cos(105 t

30 ), В

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t) 10cos 10

t

, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

В задачах 2.1.16–2.1.25 нарисуйте схему и рассчитайте параметры элементов простейшей последовательной цепи, имеющей заданное комплексное сопротивление двухполюсника. Найдите ток i(t) на его входе.

Таблица 2.1.3

Вариант

 

Задано

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

Задано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.16

Z ( j ) 103 e j45

, Ом

2.1.17

Z ( j ) 10e j30

, кОм

u(t) 10cos(104 t 20 ), В

u(t) 20 cos(104 t 40 ), В

 

 

2.1.18

Z ( j ) 120e j60

, Ом

2.1.19

Z ( j )

360e j45

, Ом

u(t) 12 cos(104 t 50 ), В

u(t) 18cos(104 t 35 ), В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z ( j ) 3,4e

j

 

, Ом

2.1.20

Z ( j ) 3 103 e j30 , Ом

2.1.21

 

 

4

u(t) 15cos(104 t 75 ), В

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

u(t) 17cos(10

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

), В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

2.1.22

Z ( j )

3,5e

3 , кОм

2.1.23

Z ( j ) 4,8e

4

, кОм

 

 

u(t) 35 cos(104 t

 

 

 

u(t) 24 cos(104 t

 

 

 

 

), В

 

), В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

Z ( j ) 100e j

 

 

 

 

 

 

 

 

600e j60

 

 

 

 

 

 

 

, Ом

 

 

 

2.1.24

6

2.1.25

Z ( j )

, Ом

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

u(t) 30cos(104 t 75 ), В

 

u(t) 50cos(10

t

 

 

 

 

 

3

), В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

Соседние файлы в папке Зайцева