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

книги из ГПНТБ / Дунаев В.В. Анализ линейных электрических цепей в установившемся режиме

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.14 Mб
Скачать

 

 

 

\

 

 

_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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ