
Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Часть 1 Установившиеся режимы в линейных электрических цепях
.pdf
4.3. |
|
|
|
|
|
E 2 |
|
|
|
Определить ток I5 в схеме |
||
|
|
|
|
E 1 |
|
|
|
|
с параметрами: |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E1 E3 20 В ; E2 10 В ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 1 |
|
R |
|
|
|
R 2 R1 R2 20 Ом ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
R3 R4 10 Ом ; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 4 |
|
E 5 |
|
|
|
R5 20 Ом ; E5 20 В . |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
R 5 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
I 5 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.4.
b
e 2 (t)
R 1
L 1 |
R 2 |
|
i 2 |
4.5.
e 2 (t)
R 1
L 1
C 2
i 1
J 3 (t)
a
C 3
J 3 (t)
Методом законов |
Кирхгофа |
|||
определить |
ток |
i2 |
t |
и |
напряжение |
ua b t |
на |
зажи- |
мах источника тока. Пара-
метры |
|
|
|
|
|
цепи: |
|
|
t 10 |
|
|
|
|
sin t 90 В ; |
|
e |
|
|
2 |
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
J3 t 2 |
|
|
|
|
|||
|
2 sin t А ; |
|
|||||
R1 R2 X L1 X C 3 10 Ом . |
|||||||
Методом |
|
|
контурных |
токов |
|||
определить ток i1 t |
. Пара- |
||||||
метры |
|
|
|
|
|
цепи: |
|
e2 |
t 20sin t В; |
|
|||||
J3 |
t 1cos t А ; |
|
|||||
R1 |
X L1 |
20 Ом ; |
|
X C 2 40 Ом .
31

4.6. |
C 3 |
|
1 |
2 |
|
|
i 3 |
|
e 1 (t) |
J 2 (t) |
e 4 (t) |
C 5
R 1
0
Методом узловых потенциалов рассчитать ток i3 t и записать в ком-
плексной форме потенциалы точек 1 и 2. Параметры цепи:
e1 t 102 sin t В ; e4 t 10
2 cos t В ;
J 2 t 2 sin t 90 А; R1 X C 3 X C 5 10 Ом .
4.7. |
E 1 |
|
|
|
Z 1 |
|
Z 5 |
|
|
|
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J 5 |
|
|
|
Z 6 |
|
E 2 |
|
|
E 3 |
|
2 |
|
|
I 6 |
4 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 4 |
|
E 4 |
|
|
|
|
|
Укажите наиболее рациональный способ расчета тока I 6 в
комплексной схеме замещения.
4.8. |
i 1 |
|
L 4 |
Определить ток i1 t |
наибо- |
|||||||||||
|
|
|
|
лее рациональным методом. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J 4 (t) |
Параметры |
цепи: |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
e 1 (t) |
|
|
|
C 2 |
R1 X L1 X C 2 X C 3 10 Ом; |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e1 t 10 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e 5 (t) |
2 cos t В ; |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t 10 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
e |
|
2 sin t В ; |
|
|||||||
|
|
|
R 1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
C 3 |
5 |
|
t 2sin t 45 А . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32

4.9. |
L |
R |
|
R |
|
i1(t) |
|
|
|||
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
e1(t) |
C |
|
R |
J(t) |
|
Определить показание амперметра электромагнитной |
|||||
системы. |
Параметры |
цепи: R X L |
X C 10 Ом ; |
||
e1 t 10 |
2 sin t В ; J t |
2 cos t А . |
|
||
4.10. В схеме задания 4.9 определить ток i1 t методом кон- |
|||||
турных токов. |
|
|
|
|
|
4.11. |
jXL |
|
|
|
|
|
|
R |
A |
|
|
|
|
|
|
J |
|
|
|
-jXc |
|
|
|
|
|
|
E3 |
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E1 |
|
|
|
|
Определить показание амперметра электромагнитной |
|||||
системы. Параметры схемы замещения: |
E1 10 В; |
||||
E3 j10 В ; J 5 А ; R X L 10 Ом ; |
|
R1 X C 5 Ом .
33

4.12. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
показание |
|
|
|
E 1 |
|
E 2 |
|
E 3 |
|
|
|
вольтметра |
электромаг- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
нитной системы мето- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|
дом узловых потенциа- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лов. Параметры схемы |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
замещения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Z 1 |
|
Z 2 |
|
Z 3 |
|
|
|
E1 E2 j10 В; |
|
|
|
I 1 |
|
I 2 |
|
I 3 |
|
|
|
E3 j10 В ; J 10 А ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Z1 1Ом ; |
Z 2 j Ом ; |
Z 3 j Ом .
4.13. В схеме задания 4.12 рассчитать комплексы токов вет-
|
|
вей I 1 , I 2 , I 3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.14. |
|
E1 |
|
|
|
|
|
|
Определить |
показание |
|||
|
|
Z1 |
|
|
|
|
|
вольтметров |
электромаг- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
нитной системы. Пара- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метры схемы замещения: |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
E1 100e j 30 |
В ; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50e j 60 |
|
|
V1 |
|
|
|
|
V2 |
|
E |
2 |
В ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E2 |
|
|
|
|
|
|
Z1 5 j10 Ом ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 2 5 j 5 Ом . Записать |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
величину входного со- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
противления схемы Z a b . |
34

4.15. |
|
E1 |
Z1 |
|
|
|
|
|
Определить Z a b и по- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
казание |
вольтметра |
||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
электромагнитной си- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
Z3 |
стемы. |
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
схемы |
замещения: |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
V |
|
|
|
|
|
|
E1 10 В; |
E2 j10 В |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
E2 |
|
|
|
|
E3 |
E3 j 5 В ; |
Z1 1Ом ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Z 2 |
1 j Ом ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 3 |
1 j Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35

ТЕМА 5. ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ
Пример 5.1. Определить A-параметры Г-образного четырехполюсника (рис. 5.1, а) методом холостого хода и короткого замыкания.
Решение. Воспользуемся основными уравнениями четырехполюсника в A-форме.
Параметры четырехполюсника в режиме холостого хода,
I 2 0 (рис. 5.1, б):
A |
U 1Х |
; A |
|
|
I 1Х |
. |
|||||
11 |
|
|
U |
|
|
21 |
|
|
U |
|
|
|
|
|
2 Х |
|
|
|
|
2 Х |
В режиме короткого замыкания, U 2 |
0 |
||||||
1 |
I 1 |
|
Z b |
I 2 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
E 1 |
|
|
U 1 |
Z a |
|
U 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
U 1 |
||
|
|
|
|
|
|
||
1’ |
|
а) |
|
|
2’ |
|
1’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
I 1 |
Z b |
|
|
|
|
|
|
|
E 1
Z a
U 1
1’
в) Рис. 5.1
(рис. 5.1, в):
I 1 |
2 |
Z a |
U 2 |
|
|
|
2’ |
б) |
|
2 |
|
I 2
2’
A |
|
U 1К |
; A |
|
|
I 1К |
. |
12 |
|
I 2 К |
2 2 |
|
I 2 К |
||
|
|
|
|
36

да
I 2
Из схем (рис. 5.1, б, в) видно, что в режиме холостого хо-
U |
|
U |
|
|
E |
|
, |
|
I |
|
|
|
|
E1 |
, |
а в режиме короткого замыкания |
||||||||||||||||||||||||||
2 |
1 |
1 |
|
1 |
Z a |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
U 1 |
|
|
E1 |
|
, |
I |
|
|
E |
|
|
|
Z a Z b |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Z |
b |
|
|
Z |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
a |
Z |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Используя полученные соотношения, находим: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
A 1 |
; |
|
|
A |
|
|
|
E1 Z b |
|
Z |
|
; A |
|
|
|
|
E1 |
|
1 |
; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
E1 |
|
|
|
|
b |
|
|
|
21 |
|
E1 Z a |
|
Z a |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
E1 Z b Z a Z b |
1 |
Z b |
; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E1 Z a Z b |
|
|
|
|
|
|
|
Z a |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Z b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
1 |
1 |
|
Z b . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z a |
|
|
|
|
Z a |
|
|
|
|
|
|
|
Задачи
5.1.
1 |
Z |
2 |
|
U 1 |
U 2 |
1’ |
|
2’ |
5.2.
1
U 1 |
П |
|
|
1’ |
|
Определить A-параметры пассивного четырехполюсника, если комплекс Z задан.
|
Определить A-параметры |
2 |
пассивного симметрич- |
|
ного четырехполюсника, |
U 2 |
если известно, что |
|
Z 1Х 6 j 2 Ом; |
2’ |
Z 1К 5 j 5 Ом. |
37

5.3. |
|
|
|
|
Записать |
уравнения |
1 |
I 1 |
jXL |
I 2 |
2 |
несимметричного че- |
|
|
|
|
|
|
тырехполюсника через |
|
|
U 1 |
|
R |
U 2 |
Z-параметры. |
|
|
|
|
|
|||
1’ |
|
|
|
2’ |
|
|
5.4.Для четырехполюсника задания 6.3 рассчитать A-параметры, если R X L 10 Ом.
5.5. Симметричный |
четырехполюсник |
с |
параметрами |
|||||||||||||||||||||||
|
|
A 1 j , |
B 10 j 20 , |
|
C 0,1 |
заменить |
эквива- |
|||||||||||||||||||
|
лентной схемой Т-образного четырехполюсника и |
|||||||||||||||||||||||||
|
определить значения сопротивлений Z 1 , |
Z 2 и Z 0 . |
||||||||||||||||||||||||
5.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Записать |
уравнения |
несим- |
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
jX L |
2 |
|
|
метричного |
Г-образного че- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тырехполюсника через |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y-параметры, |
|
если |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– jX C |
|
|
|
|
X |
L |
X |
C |
10 Ом. Составить |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
матрицу Y-параметров. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
5.7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
A-параметры |
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 0 |
2 |
Z C и Г симметричного че- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тырехполюсника, |
если |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Z 1 |
|
|
|
|
|
Z 2 |
Z1 Z 2 |
j10 Ом; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 0 j 3 Ом. |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2’ |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38

5.8. |
– jX C |
– jX C |
|
1 |
|||
|
|
||
|
jX L |
||
1’ |
|
|
|
5.9. |
|
|
|
1 |
– jXC |
2 |
R
1’ |
2’ |
Определить характеристиче- 2 ское сопротивление Z C и ко-
эффициент передачи симметричного четырехполюсника с параметрами:
X L 10 Ом; X C 20 Ом.
2’
Рассчитать коэффициент затухания и фазовый коэффициент Г-образного четырехполюсника с постоянными:
A11 1; A12 j 5 Ом;
|
|
|
|
A21 0,2 См; |
A2 2 |
2 e j 45 . |
5.10.Рассчитать характеристические параметры симметричного четырехполюсника задания 5.9.
39

ТЕМА 6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Пример 6.1. Определить ток в простейшей неразветвленной RLC-цепи в установившемся режиме, если напряжение на входных зажимах является периодической несинусоидальной функцией.
Решение. Представим входное напряжение в виде ряда u u0 u1 u2 uk ,
где u0 — постоянная составляющая напряжения; |
|
|
|||||||||||||||||
uk U k m sin |
k t u k |
— высшая (k-я) гармоника напряже- |
|||||||||||||||||
ния. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так |
как |
0 , то |
Z и |
постоянная |
составляющая |
||||||||||||||
i0 0 . Мгновенное значение k-й гармоники тока |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ik |
Ik m sin k t u k |
k , |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k L |
|
|
|
|
где I |
|
|
|
|
|
U k m |
|
|
|
|
; |
|
|
arctg |
k C |
|
. |
||
k m |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
R |
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
R 2 k |
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Искомый ток определяется суммой
i 0 i1 i2 ik .
Пример 6.2. Определить комплексную амплитуду входного тока в разветвленной цепи (рис. 6.1, а).
Решение. Воспользуемся методом комплексных амплитуд, для чего преобразуем схему (рис. 6.1, а) к эквивалентной схеме (рис. 6.1, б).
40