Семинар 3-А (1)
.pdfПример 1
Семинар 3-А Расчет цепей комплексным методом
Дано: |
|
|
|
|
|
e (t) = 60 + 30sin( t + 30 |
) + 60sin(2 t) B |
||||
1 |
|
|
|
|
|
e = 30 B |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
L |
= 30 Ом |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
L =10 Ом |
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
1 |
= 40 |
Ом |
|
|
|
С |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
r = 60 Ом |
|
|
|
||
1 |
|
|
|
|
|
Найти: I |
и U |
V |
−? |
|
|
|
1 |
|
|
|
Первоначально надо определить i1(t) и |
u |
С 3 |
(t) |
|||||||
|
|
|||||||||
несколько источников: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) от действия e2=30 B |
|
|
|
|
|
|
|
|||
I |
' |
= − |
E |
= |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1(0) |
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
I |
' |
= 0 |
U |
= e |
= 30 B |
|||||
3(0) |
||||||||||
|
|
|
V |
2 |
|
|
|
|
2) от действия е1(0)=60 В |
|
|
|
|||
I |
'' |
= |
E |
= |
||
10 |
||||||
|
|
|
||||
|
1(0) |
|
r |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
U |
V |
= 0 B |
|
|||
|
|
|
|
|
. По методу наложения, т.к.
3) от действия
e |
(t) = 30 sin( t + 30 ) |
1(1) |
|
X |
L |
= L = 30 |
Ом |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
XL |
= L3 =10 Ом |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XС |
= |
1 |
|
= 40 Ом |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3 |
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
= |
30 |
30 = 22, 21 30 А |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
1(1) |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z |
|
= r + |
jX L j( X L |
− XC |
) |
= |
60 + |
j30 j30 |
|||||
вх |
2 |
3 |
3 |
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
j( X L |
+ X L |
− XC |
) |
|
|
0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2 |
3 |
3 |
|
|
|
|
= > разрыв цепи. Возникает режим резонанса токов: параллельно
соединенные одинаковые по величине, но противоположные по фазе сопротивления.
|
|
I |
|
|
|
|
|
1(1) |
|
I |
|
= |
U |
|
3(1) |
|
|
||
|
j( X |
|
− |
|
|
|
L |
||
|
|
|
3 |
|
= 0,U = E |
|
|||
|
|
|
1(1) |
|
|
|
|
= |
30 30 |
X |
|
) |
|
|
C |
2 |
30 − 90 |
||
|
3 |
|
|
|
I |
C |
+ I |
L |
= I = 0 |
|
|
|
= |
1 |
120 A |
|
2 |
|||
|
|
U |
= I |
3(1) |
(− jX |
C |
) = |
V (1) |
|
|
|
||
|
|
|
|
3 |
|
1 |
120 40 − 90 = 20 |
2 30 B |
|
2 |
|||
|
|
4) от действия
e |
(t) = 60 sin(2 t) B |
|
||||||
1(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
= |
60 |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1(2) |
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
L |
|
= 2 L = 60 Ом |
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2( 2) |
|
|
|
|
||
|
X |
L |
|
= 2 L |
= 20 Ом |
|||
|
|
2) |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3( |
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
= |
|
1 |
= 20 Ом |
|
|
С |
|
2 С |
|||||
|
|
3( 2) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
в третьей ветви: последовательно соединенные одинаковые
сопротивления, следовательно резонанс напряжений.
|
|
|
|
|
U |
L |
+U |
= 0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
3 |
= jX |
L |
− jX |
C |
= 0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3( 2) |
|
3( 2) |
|
Zвх |
= r1 |
+ |
jX L |
0 |
= r1 |
= |
60 Ом |
|
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jX L |
+ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Во входной ветви Zвх=r, т.е. совпадают по фазе – резонанс.
I |
|
= |
60 0 |
= |
1 |
A |
|
2) |
|
|
|
||||
1( |
|
2 |
60 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
I |
3(2) |
= I |
U |
C |
= I |
(− jX |
C |
) = |
|
1(2) |
|
1(2) |
|
|
|||
|
|
|
|
3( 2) |
|
|
3 |
|
i1(t) = I1(0)' + I1(0)'' +i1(t) +i2 (t) =
uV (t) =U1(0)' +U1(0)'' + u1 (t) + u2 (t) =
I1 =
UV = U02 +U12 +U22 =
1 |
20 − 90 =10 |
2 − 90 B |
|
2 |
|||
|
|
Пример 2:
Дано:
R1=R2=R3=5 Ом
XL2 =10 Ом
X |
|
= |
1 |
= 25 Ом |
С |
С |
|||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
e (t) =15 |
2 sin( t +90 ) B |
||
1 |
|
|
|
J |
5 |
(t) = 0, |
8 2 sin( t +135 ) A |
|
|
|
Определить токи в ветвях методом узловых потенциалов. Составить баланс мощностей.
E |
|
|
1 |
J |
5 |
|
|
g |
|
1 |
|
y |
2 |
|
= =
= =
15e |
j90 |
=15 j |
||||||
|
|
|||||||
0,8 |
2e |
j135 |
||||||
|
||||||||
g |
|
= |
1 |
= 0, 2 |
||||
3 |
5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
= |
|
R |
+ jX |
|
||||||
L |
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
B |
|
|
|
|
|
|
= −0,8 + 0,8 j A |
|
|
||||
См |
|
|
|
|
|
|
1 |
= |
5 −10 j |
= 0, 04 |
− 0, 08 j = 0, 089 − 63, 4 Cм |
||
5 + |
10 j |
25 +100 |
||||
|
|
|
y |
|
= |
1 |
|
4 |
− jX |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
4 |
=
1 |
= 0, 04 90 = 0, 04 j Cм |
|
25 −90 |
||
|
Y = |
(g + g |
|
+ |
1 |
3 |
|
|
|
|
||
|
−g |
3 |
|
|
|
|
|
D = (0, 44 − 0, |
y |
) |
−g |
|
|
= |
(0,4 |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(g |
3 |
+ y |
) |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
08 j)(0, 2 + 0, 04 j) − 0, |
+ 0,04 − 0,08 j) |
−0,2 |
|
|
−0,2 |
(0,2 + 0,04 j) |
|
|
2 0, 2 = 0, 0016 j + 0, 0512 = 0, 0512 1, 79 |
См |
2 |
|
|
J |
y |
|
=
E |
g |
|
1 |
|
1 |
J |
5 |
|
|
|
=
15 0,2 j |
= |
3 j |
|
−0,8 + 0,8 j |
1,13 135 |
||
|
|
|
E |
g |
|
−g |
3 |
|
|
||
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
J |
5 |
g |
3 |
+ g |
4 |
= |
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 j |
|
−0, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,13 135 |
0, 2 + 0,04 j |
= |
−0, 28 + 0,76 j |
= |
0,8099 110, 22 |
= |
||||||
5,12 10 |
−2 |
1,79 |
5,12 10 |
−2 |
1,79 |
5,12 10 |
−2 |
1,79 |
||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
=15,82 108, 48 = −5 +15 j B
|
(g1 + g3 + y2 ) E1 g1 |
|
|
2 = |
−g2 |
J5 |
= |
|
D |
||
|
|
|
0, 44 − 0,08 j |
3 j |
|
|
|
|
|
||
−0, 2 |
|
0,8 + 0,8 j |
= |
−0, 288 +1,016 j |
= |
|||
5,12 10 |
−2 |
1,79 |
5,12 10 |
−2 |
1,79 |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
= |
1, 056 105,83 |
= 20, 625 104, |
04 = −5 |
+ 20 j B |
|||
5,12 10 |
−2 |
1, 79 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Далее определяем токи по закону Ома:
I1 = − 1R+1 E1 =
I2 |
= |
|
1 |
= |
R2 |
+ jX L |
|||
|
|
|
2 |
|
I3 = 2 − 1 =
R3
I |
|
= |
− |
2 |
= |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
− jX |
|
|
|
|
|
|
C |
|
||
|
|
|
|
|
4 |
|
Проверка по 1-ому закону Кирхгофа для узла (2):
I |
3 |
= I |
4 |
+ J = |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Баланс мощностей: |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S ИСТ = E1 |
I1 +U J J 5 |
= P + jQ, |
U J = |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
= |
|
|
|
|
|
|
||
|
ист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PR = I12 R1 + I22 R2 + I32 R3 = |
|
|
||||||||
Q = I2 |
XL2 − I4 XC4 = |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
P |
|
= P , |
Q |
= Q |
X |
|
|
|||
|
ист |
|
|
R |
ист |
|
|
|