Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
(1-й сем) / Пр. зан. №4.ppt
Скачиваний:
58
Добавлен:
22.05.2015
Размер:
1.3 Mб
Скачать

8. Определяем комплексное действующее значение тока I3

 

 

j 4 40/

 

U BC

79,2 e

7,92 e j85 20/

I 3

 

 

 

 

 

 

 

Z 3

10 e j90

 

A

9. В соответствии с определением полной мощности цепи S

 

 

 

 

j 44 45/

S U

I 127 e j 0 4,85 e 44 45/ 616 e

437 j433 P jQ

P2 Q2 e jarctg

433

BA

437

Модуль полной мощности цепи

Аргумент (фаза) полной мощности

Таким образом, согласно определениям мощностей цепи, имеем

Активная мощность цепи,

P 443

Реактивная мощность цепи,

Q 433 BAp

Полная мощность цепи,

S P2 Q2 619 B A

10. Угол сдвига фаз между напряжением и током может быть определен

согласно выражению комплексной полной мощности цепи Q

 

437 j433 P2 Q2 e jarctg P BA

S S e j ( )

arctg

Q arctg

433

arctg 433 44 45/

 

P

437

437

U I 0 44 45/ 44 45/

11. Характер цепи определяется однозначно знаком угла сдвига фаз между

 

напряжением и током

U I 44 45/

0

Характер цепи индуктивный

Im

-I2

Векторная диаграмма цепи

I1

 

 

 

 

I1

UAB

 

 

 

 

 

 

Re

UAC = U

 

 

 

 

I2

 

U

 

 

BC

ТО, из расчета электрической цепи символическим методом следует:

I I1 4,85A

 

I2 5,27A

 

I3 7,92A

Полезно заметить важное свойство, что для модулей токов:

I I1 I2 I3 4,85A 5,27A 7,92A 4,85A 13,19A

первый закон Кирхгофа (закон токов Кирхгофа) неприменим:

В цепях переменного тока первый закон Кирхгофа (закон токов Кирхгофа) применим только для комплексных действующих значений токов:

 

 

4,85 e j 44 45/ A

 

 

5,27 e j57 50/ A

 

 

7,92 e j85 20/ A

I I1

 

I 2

 

I 3

Для доказательства такого утверждения необходимо представить все токи в алгебраической форме записи

 

 

I I1 4,85(cos 44 45/ j sin 44 45/ )A 3,46 j3,41A

 

 

 

 

 

 

5,27(cos 57 50/ j sin 57 50/ ) A 2,81 j4,47 A

 

 

I 2

 

 

 

 

 

 

 

7,92(cos 85 20/ j sin 85 20/ )A 0,65 j7,89A

 

 

I 3

 

 

 

3,46 j3,41A

 

 

2,81

j4,47A

 

 

0,65 j7,89A

I I1

 

I 2

 

I 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и теперь необходимо сложить комплексные токи по правилам сложения комплексных чисел (складываются отдельно действительные и мнимые части)

 

 

 

 

 

 

3,46 j3,39 2,81 j

4,42 0,65 j7,89

I I1

I 2

I 3

3,46 j3,41 3,46

j3,42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re I1

 

Re I 2

 

Re I 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im I1

 

Im I 2

 

Im I 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично осуществляется проверка для комплексных напряжений цепи (второй закон Кирхгофа в комплексном виде), баланс мощности для комплексных величин и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I12 R2

I22 XC1 I12 X L2

I22 XC3 I32

U U AB U BC

 

E I R1

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №5: Представить комплексный ток,

 

 

заданный в алгебраической форме

I (4 j3) A

в тригонометрической и показательной формах записи

Р е ш е н и е.

Действующее значение тока (модуль комплексного тока)

I 42 32 16 9 25 5A

Аргумент комплексного тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg i 3

4

0,75

 

i arctg ( 3

4

)

 

 

i

36 50/

 

 

 

 

 

 

 

 

Тригонометрическая форма записи комплексного тока

I (4 j3) I(cos i j sin i ) 5(cos36 50/ j sin 36 50/ )A

Показательная форма записи комплексного тока

I (4 j3) I exp( j i ) I e j i 5 exp( j36 50/ ) 5 e j36 50/ A

 

3. Символический метод анализа

 

Задача № 6. Найти действующие значения токов в ветвях цепи и

напряжения на ее элементах, полную, активную и реактивную

i(t)

L

 

мощности цепи

Исходные данные:

 

 

iR(t)

 

 

R = 10 Ом:

 

 

u (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

iC(t)

 

 

 

L = 31,8 мГн:

u(t)

L

 

uR(t)

 

R

 

 

 

 

uC(t)

 

 

 

С = 318,5 мкФ:

 

 

C

 

 

 

U=100 B, f = 50 Гц:

 

 

 

 

 

 

 

Система уравнений для

Синусоидальным токам и напряжениям,

 

производным и интегралам от них

мгновенных значений

i(t) и u(t)

 

поставим в соответствие их

i iR iC 0

 

 

 

 

комплексные величины

 

e j t ; i

 

 

 

L di 1

idt u

u U m

I m e j t ; iR

I mR e j t ;

 

 

 

 

 

di

 

 

dt C

 

iC I mC e j t ;

dt

j I mC e j t ;

R iR 1

idt 0

 

 

 

 

 

 

 

C

 

i dt 1

 

 

 

 

j

I mC e j t j 1

I mC e j t ;

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходная электрическая схема при символическом методе

 

анализа (методе комплексных амплитуд) преобразуется к виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jXL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I C

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

L UC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

U R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-jXC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система уравнений для мгновенных

Система уравнений для

 

 

 

 

значений i(t) и u(t)

 

 

 

комплексных действующих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значений токов и напряжений

 

i iR iC 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

di

 

1

 

idt u

 

Переход к

 

 

I

I R

I C 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

C

 

 

 

jX L I

jX C I C

U

 

 

 

 

символическому

 

 

 

R iR

1

 

idt 0

 

методу записи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R I R jX C I C 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

1. Так как по условиям задачи начальная фаза напряжения равна нулю, то для напряжения в комплексной форме можно записать

U 100 e j0 100B;

2. Комплексные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора соответственно будут равны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j L j 314 31,8 10 3

j 10 10e j 2 ;

Z L j X L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

Z C j XC

j

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

(314 318,5 10 6 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад

 

 

 

j 10

10

e

j

2

;

 

 

где, 2 f 314

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Для определения комплексных токов воспользуемся известным методом расчета электрических цепей, например,

методом узловых потенциалов (напряжений)

3. Схема электрической цепи с использованием метода узловых

потенциалов (напряжений) имеет вид

 

 

 

 

 

 

jXL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 I R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I C

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

U L UC

 

 

 

U R

 

 

 

 

U 21

 

j100B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-jXC

 

U

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4. Уравнение связи цепи с использованием метода узловых потенциалов (напряжений) записывается в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

U 21

Y 21 U Y L ;

U 21

(

 

 

 

 

 

 

 

 

) U

 

;

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z L

 

Z C

 

 

 

 

 

 

Z L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

0,1 См

где Y 21

(

 

 

 

 

 

 

)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

j10

 

(

j10)

10

 

 

 

 

 

Z L

 

Z C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y21 – комплексная узловая проводимость

5. Расчетный комплексный ток узла №2 цепи (правая часть уравнения)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

100

j10

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IУЗ№2 U

 

j10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Комплексные токи в ветвях электрической цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

2

e

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

I U U 21 100 j100

 

 

10 2 e j 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j10

 

 

 

 

10

 

e

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Действующие значения токов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 21

 

 

 

 

10

A

 

 

 

 

IR 10 A

 

 

 

 

IC 10

A

 

 

 

I C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z C

 

 

 

 

 

 

 

 

I IR2 IC2 10 2 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I R U 21 j100 j10 10 e j

A

 

 

 

 

I 14,1 A

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке (1-й сем)