
книги из ГПНТБ / Дунаев В.В. Анализ линейных электрических цепей в установившемся режиме
.pdf
|
|
|
\ |
|
|
_v3_ |
|
6,280 |
|
- = <000 tu. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
2зг |
|
6,2& |
|
|
|
||||||
Индуктивная |
проволнмоп ь |
|
itonil |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
6 , |
= |
|
1 |
|
~ |
|
|
1 |
|
5,1% |
IQ |
Сим |
|
||
|
L |
|
CJU |
|
|
|
6280 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
||
Мгновенный |
комплект |
|
ч..чл:. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
s |
F |
|
|
|
iu t |
|
<00 e |
^ 2&0t |
|
|
|
|||
|
p |
'•n |
p |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
wk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Комплектная |
пашня |
|
привили мог 1 1 . ueiin |
|
|
|
||||||||||
|
^ == q - j6 . |
=7^--Ь,{% |
|
|
|
|
j3,l840" |
|||||||||
|
~ |
J |
u |
|
|
4000 |
’ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
у - |
|
|
- |
|
>j(2,5<o'4)a4 V & |
<04 )2 = 4,05■ m‘ |
|||||||||
- |
<f = a-acto |
-6 , |
|
= a te |
-5,<% |
Id4 |
— 51 |
D) , |
||||||||
- = - |
|
t q ---------— |
r: = |
4% |
||||||||||||
|
|
|
1 |
|
^ |
|
|
|
* |
2,5 |
<0'u |
|
|
|||
|
ц) -= 5 \0 4 8 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
ч) = ^е |
|
= 4,05■ to-4 e- |
i 5 <°4% |
|
|
|
|||||||||
Мгновенной i1 1 1 1 чi'iijн |
т к а |
г. аминном сопротивлении |
|
|||||||||||||
i |
= C}u = q e |
« 2 , 5 - |
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
&2%0t |
||||
|
<0 4 0 0 s in cot = 2,5- I0‘ 2 6 in |
|||||||||||||||
Мгновенным к о м п л е к с |
|
m i |
a n |
h h a v k i h h h o c u i |
|
|
|
= 5J8- <0-2 |
e i f46280"t - 90 'I |
|
*«£ |
|
-2 |
- 5.18IQ CQS(62%Qt-90o«Hj J.jJHO Sin(62801 - 50°) • |
||
Мгновенной "гначенне mi'а |
в индуктивности |
|
i L*=-5,<8 |
<0‘2 Sin (6280 t~ 40°) . |
М г н о в е н н ы й к о м п л е к т о П щ е г о л и к а
4 , 0 5 ^ V ' ' 6M 0t' 5’V )
- 1-,05 'O2cos(6!S01 - 5(4 »’)*4.05 10S«n(«Mt -5A V ) ■
Мгновенно? значение общего гокн
l = Ш - Kf2 s m l6 8 M t - 5^4%’)
Проверим выполнение первого закона Кирхгофа;
2 |
* 1 |
+• |
1 |
trtu |
» |
|
tu |
|
|
||
i ^ * M 5 ' < Q Y j5 A 8 '« |
2,5 |
io'a- i3 ,is H o - 6 ; |
|||
г ^ * г , 5 ч о ‘г ; |
1 ти -*,< * н о ‘а ё ‘^ ° |
i5H%40*4 . |
Первый закон Кирхгофа пыполтютен
§ з.в. ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ИНДУКТИВНОСТИ И ЕМКОСТИ
Рассмотрим схемы рис. 3.22.
Рис. 3.22.
I. Анализ цепей обычным методом
Зададимся током Cot » схеме рис, 3,22.а и напря жением на зажимах цени и. *г1т Sin cat п схеме рис. 3 22,6
Согласно закошу Ома для участка пени
122
u. |
|
|
|
|
“ U* u > 4 u t * T “V |
|
|||
где |
|
|
|
|
U m, = W UIm - X . |
l |
m |
||
rriL |
m. |
l. |
|
m |
slK № |
£ |
' t ) » |
|
где |
|
WC Xm |
^C X Vm |
l u“ L iu d t“ “^LVmt0bwt,S!
~ 1 %tv\.(cot |
jp "} |
■, |
|
||
где |
|
|
|
|
|
I m. = |
- ^ r \J |
«v |
L |
. |
|
mu |
c«3U |
|
|
du. ‘
где
Напряжение |
па зажимах цепи |
(общий |
ток |
в цепи) |
и фазовый |
|||
сдвиг |
между |
напряжением |
на |
зажимах |
цепи |
и |
обшим током |
|
можно |
определить путем |
построения |
векторных |
диаграмм |
||||
(рис. 3.23} |
|
имеют различный |
вид |
в |
зависимости |
|||
Векторные ^диаграммы |
от соотношения амплитуд напряжений (токов). Следует |
напом |
||
нить, что угол сдвига по фазе |
между напряжением |
||
и током |
всегда отсчитывается в направлении от вектора |
тока к |
|
вектору |
напряжения. |
|
|
Используя векторные диаграммы, можно записать уравнения
по законам Кирхгофа для мгновенных значений напряжений и токов:
U » U u 4- U t es |
|
l |
- l u + l t * |
|
а Vmu |
+ |
* |
I n4> 4 W^ ‘ f '') |
+ |
+ Umc ^ |
- |
+ |
I me SvrL № + ~ |
) - • |
103
4 n u ^'•rL |
^ p ) |
^ m u ~ |
2 ") |
Ч Ж ,ти ,> Ч “ь ?) |
' ' a m, - i w ' i ^ ( Ut - | ) , |
|
|
или |
1 |
или |
|
u . = U m < b i n { A ^ y 4) , |
i - I ^ b i n h A - j ) , |
|
|
г д е |
|
где |
|
|
|
|
|
4 n~ |
^mu ^m t, ^5.71) |
^irtL me . |
^ 2 ) |
|
|
Разделив почленно 3.71 на амплитуду тока, а 3.72 на ампли туду напряжения, получим выражения полного реактивного со противления ил и ироволнмогги цепи
Ч п _ V m u |
.. "^mc |
^ tn |
X rn. |
или
*, — X L- X l - c o L - i j ( 5 . 1 S
I m __ ^mu . |
4-tnc |
|
V m |
или |
|
S = S , - S r = |
— - - w t Л3.7М |
|
w L |
1’елкгивное |
сопротивление |
(проводимость) может иметь |
поло- |
||||||
ж и тельный |
или |
отрицательный |
знак: |
|
|
|
|
||
х 0 |
если |
\ 1 1 4 1 |
• |
b > 0 |
если |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
х ж 0 |
есл и |
|
\ > Ч |
■ |
b < 0 |
если |
4 > |
|
> |
|
|
|
|
|
|
||||
х - - (1 |
если |
|
* u - * c |
; |
b — 0 |
если |
- |
» C |
- |
|
|
|
|
|
|||||
Реактивное |
сопротивление |
(проводимость) |
пени зависит |
не |
ТЪль- |
ко от параметров пени 1. и С. но и от частоты источника. Исполь зуй выражения 3.73 и 3.74. можно построить графики зависимости реактивных сопротивлений и проводимостей от частоты, пред
ставленные на рис. 3.24. |
|
|
|
|
|
|||
При |
X u = - \ t |
(& |
= » g t >) реактивное |
сопротивление |
(проводи |
|||
мость) |
пени равно нулю |
Х = 0 |
( Ь - 0 ) . |
При этом в цепи |
возникает |
|||
явление резонанса напряжений (токов). |
|
|
||||||
Частота о>п, |
мри |
которой |
реактивное |
сопротивление |
(проводи |
|||
мости) |
цепи равно |
т л ю , |
па»ивнется |
резонансной частотой цепи |
124
а ) |
Pm- .‘12 I |
125 |
L
♦
о гнула |
I |
ми обеих схем |
т а
Рассмотрим энергетические процессы в пенях для трех слу-
час и.
I.Случай ^ * Х^** Хс * О При изданном токе
i * I m % 'т c o t
амплитуда напряжения на чижи мах цепи
U w - u m r ; 0.
Поэтому напряжение на отжимах тч 1п равно нулю
ил
1.Случай При заданном напряжении
u ” Ч п Vin. cot
амплитуда общего тока
x m- w m - o .
Поэтому общий ток цени
равен нулю
Очевидно, мощность, потребляемая цепью от источника, равна
TWIKC
р *» U.L « 0 •
Мгновенные мощности» потребляемые индуктивностью и емкостью:
Р mm |
U. |
U |
L ** |
Pu « u u u |
Ч. |
|
|
||
|
|
|
Л |
ft |
“ Uh,u “bin.(wt* g-)IlnVw.ot» |
Vu\wtI sin(cot-J-) ’ |
’ДтцД m Со?» cot %lawt -
■m
Что. lm S in 2 cot
млн
Pi~ ?l 2wt * w.*76)
I ;p
CDS <ot *»
V m l ^ |
b i n 2 cot |
пли
pLI - - 9 sin г соt , is.v)
ГДС |
U r, |
1 М. |
|
||
О я . _"L__5!?t. _ п т |
||
*r. |
~ |
± , |
амплитуда мгновенной мощ |
амплитуда мгновенной мощ |
ности |
ности |
pt - u |
c i |
- |
|
|
Pc |
U t, |
|
|
|
- - |
-1 * » m 2 u t |
. Ч ф к |
|
J u t |
|
||||
или |
2 |
|
|
или |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
pt_.ptsln 2 cot, |
сьла) |
P - P |
r V m . 2 o t , |
O .T3) |
|||||
|
|
|
|
|
1C |
Vi |
|
|
|
где |
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
4 * i mt |
|
|
||
0 _ v wc j- |
m . |
|
U I |
||||||
rc |
|
|
■ueI |
|
|
|
|||
Энергии, накапливаемые индуктивностью и |
емкостью |
за вре |
|||||||
мя t: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
^ |
__ \ . 1 т |
Ъш. o a t* |
vi — |
ь _ |
|
|
||
*Ч*“ —- — - — р— |
|
2 |
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. _ k l |
|
|
|
|
- T V n h u - M i a w t ) |
||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
Vi |
|
- соv 2 o a t ) , 0 -8C |
|
>4_, |
[ у * иэ*2оЛ)Д>И5 |
|||
VIu— — ~ |
|
|
|
||||||
где |
|
LI1 |
a |
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V ^ - u l ■
максимальное значение энер гия, накапливаемой индуктив ностью.
С (А 9
VIс— 2 - - C U t ^ c O b 2 o a t)
a
CU “ (j. ~ C0S2cPt)
или |
|
или |
|
|
44,«к ^ t o v s o t ) , Cb.82 |
V |
>% *) |
||
|
||||
>N. |
>it — ^ H i- to v a u f e ), |
где |
|
|
|
с и " , |
л Л |
'm t |
£ |
с. |
При |
xu- x t |
|
|
ir |
= г г |
р |
= р |
nu. |
me * |
гь |
Гс |
^ т с Докажем вто:
где
|
c c i |
|
Y4тс |
и\ |
C\J |
|
максимальное значение энер гии, накапливаемой емкостью. При % - ft
t vnu— tх т с |
’ |
В. |
* m u ~ * * t |
• |
|
Y! |
- |
ЬЦ ц с _ |
1Ч""* |
|
Cdl* |
|
Для цепи с последовательным соединением индуктивности и |
|
емкости можно построить временные диаграммы 1,м.ц,и^р1(,Ре^ |
. ,N- |
|
Используя выражения 3.76; 3,78; 3.80| 3.82. |
|
|
|
Временные диаграммы имеют вид, аналогичный рис. 3.6 и 3.7. |
|
|
Для цепи с Параллельным соединением индуктивности и |
ем |
кости временные диаграммы можно построить, используя выра |
||
жения 3.77; 3.79; 3.81; 3.83. |
|
|
3.6 |
Временные диаграммы будут иметь такой же вид, что на рис. |
|
и 3.7, если заменить обозначения:!, на К, a wn a a t и a t нИии |
||
Р |
наРй и Рс « a P u , wu на Vic M>lt na >tu . |
|
|
Выводы для случая резонансав Цени: |
|
«— Полное сопротивление цепи равно нулю (проводимость ЙавНа бесконечности).
[апряжение на зажимах цепи равно нулю.
—Напряжения на реактив ных элементах равны по амплитуде, но противопо ложны по фазе.
—Полная проводимость це пи равна нулю (сопроЯгвление цепи равно беско нечности).
Общий ток в цепи равен нулю.
—Токи в реактивных эле
ментах равны по амплиту де, но противоположны по фазе.
— Положительный знак мгновенной мощности и возрастание
128
энергии указывает на накопление энергии в реактивном элементе
—Отрицательный знак мпионенмой мощности п уменьшение энергии указывает на то, что накопленная энергия возвращается
—Между индуктивностью и емкостью происходит колебание энергии.
—Когда энергия, запасаемая в магнитном поле, достигает максимального значения, энергия емкости равна нулю. Когда энергия, накапливаемая в электрическом поле емкости, стаповнт ся максимальной, энергия индуктивности оказывается равной ну
лю. |
|
|
|
|
|
|
|
— В любой момент времени энергия, накопленная в нндуктн» |
|||||
ности и емкости, имеет одинаковую величину, |
равнуюVJrnc 1ЫП,Нпс |
|||||
|
— Между источником и цепью обмена энергией не происходит. |
|||||
|
На рис. 3.2Н.а,б стрелками показано направление обмена эиен |
|||||
гиеи. |
X »• Xu~ Xt > 0 ■. |
|
2. |
Случай £ |
. |
|
2. |
Случай |
|
||||
|
При заданном токе |
|
на |
При заданном напряжении |
||
|
|
|
|
зажимах цепи |
||
|
i — |
co"t |
|
|
U — |
s l a cot , |
|
|
|
|
|
^ mv. ^ |
СПС |
й |
напряжение на зажимах |
|
и общий |
ток |
||
цепи |
|
|
|
|
|
|
|
u |
Si.a(oal + 40е) , |
|
|
L" ^ tn b tn ( c o l - 4 0 ° ) , |
|
где |
|
|
где |
|
||
|
V,m |
|
|
|
|
ПТ.С • |
|
Амплитудное значение мгновенной мощности и максимальное |
|||||
зшачение энергии, потребляемой элементами цепи: |
||||||
|
|
?u V |
i |
^ |
mu ^ ^ mt . |
Реактивная мощность, потребляемая цепью
Рх ” Р U~ P t > 0 •
Положительный знак реактивной мощности указывает на индук тивный характер рс-тктивного сопротивления (проводимости) цепи Для цени с последовательным соединением индуктивности и
емкости временные диаграммы представлены на рис. 3.25. Аналогичный вид будут иметь временные диаграммы и для
цепи с параллельным соединением элементов, если заменить обо
значения |
L на |
и, uc |
« a lu . U - u n a i f . >ic na4{L и принять |
44mu ^ VI me |
• |
случая: |
|
Выводы |
для второго |
12'.
щ
0 3
130