Для электрической цепи (рис. 3.1) переменного тока выполнить следующее:
1. Вычертить заданную цепь, выписать заданные величины э.д.с. и сопротивлений;
2. Построить схему замещения заданной цепи и определить полные комплексные сопротивления ветвей электрической цепи;
3. Произвести расчет всех комплексных токов и напряжений на участках цепи символическим методом;
4. Рассчитать сопряжённые комплексы токов;
5. Вычислить комплексы мощности источника и приёмников; произвести проверку правильности расчета токов путем составления уравнения баланса мощностей цепи;
6. Записать мгновенные значения токов и напряжений на участках цепи;
7. Построить векторную диаграмму токов и напряжений в комплексной плоскости.
Решение
Вычертить заданную цепь, выписать заданные величины э.д.с. и сопротивлений;
Дано: X1=3 Ом; R2=4 Ом; X2=3 Ом; R3=3 Ом; X3=4 Ом; R4=2 Ом; X4=6 Ом; R5=4 Ом; X5=4 Ом; U=70 В; ψu=45 °.
Рис. 3.1. Схема цепи переменного тока
2. Построить схему замещения заданной цепи и определить полные комплексные сопротивления ветвей электрической цепи;
Строим схему замещения (рис. 3.2) и определяем комплексные сопротивления ветвей и комплекс входного напряжения.
Рис. 3.2. Схема замещения цепи переменного тока
Z1=-jX1=-j3=3e-j90° Ом
Z2=R2+jX2=4+j3=5ej36,87° Ом
Z3=R3-jX3=3-j4=5e-j53,13° Ом
Z4=R4-jX4=2-j6=6,325e-j71,565° Ом
Z5=R5+jX5=4+j4=5,657ej45° Ом
U=70ej45°=49,497+j49,497 В
3. Произвести расчет всех комплексных токов и напряжений на участках цепи символическим методом;
Указываем на схеме токи. Определим эквивалентные сопротивления (сначала отдельных участков схемы замещения, а затем эквивалентное сопротивление всей цепи):
Z45=Z4∙Z5Z4+Z5=6,325e-j71,565°∙5,657ej45°2-j6+4+j4=5,6-j0,8=5,657e-j8,13° Ом
Z23=Z2∙Z3Z2+Z3=5ej36,87°∙5e-j53,13°4+j3+3-j4=3,5-j0,5=3,536e-j8,13° Ом
Zэкв=Z1+Z45+Z23=-j3+5,6-j0,8+3,5-j0,5=9,1-j4,3=10,065e-j25,292° Ом
Ток в неразветвленной части цепи:
I1=UZэкв=70ej45°10,065e-j25,292° =6,955ej70,292°=2,345+j6,548 А
Комплекс напряжения на участках с Z4 и Z5:
U4=U5=I1Z45=6,955ej70,292°∙5,657e-j8,13°=39,343ej62,162°=18,372+j34,79 В
Ток I4:
I4=U4Z4=39,343ej62,162°6,325e-j71,565°=6,221ej133,727°=-4,3+j4,495 А
Ток I5:
I5=U5Z5=39,343ej62,162°5,657ej45°=6,955ej17,162°=6,645+j2,052 А
Комплекс напряжения на участках с Z2 и Z3:
U2=U3=I1Z23=6,955ej70,292°∙3,536e-j8,13°=24,589ej62,162°=11,483+j21,744 В
Ток I2:
I2=U2Z2=24,589ej62,162°5ej36,87°=4,918ej25,292°=4,446+j2,101 А
Ток I3:
I3=U3Z3=24,589ej62,162°5e-j53,13°=4,918ej115,292°=-2,101+j4,446 А
Комплекс напряжения на участке с Z1:
U1=I1Z1=6,955ej70,292°∙3e-j90°=20,865e-j19,708°=19,643-j7,036 В
4