Для электрической цепи, схема которой изображена на рис.2.1 – 2.50, по заданным в таблице 2 параметрам и ЭДС источника определить:
Токи во всех ветвях цепи и напряжения на каждом элементе цепи.
Составить баланс активной и реактивной мощностей.
Построить в масштабе на комплексной плоскости векторную диаграмму.
Определить показание вольтметра и активную мощность, измеряемую ваттметром.
Таблица 2
Номер Е, В f, Гц С1, мкФ С2, мкФ С3, мкФ L1, мГн
L2, мГн
L3, мГн
R1, Ом R2, Ом R3, Ом
варианта рис.
1 2.2 100 50 - - 100 15,9 9 - 8 3 4
Рис.2.2. Заданная цепь
Решение
Дано: Е=100 В, f=50 Гц, С3=100 мкФ, L1=15,9 мГн, L2=9 мГн, R1=8 Ом, R2=3 Ом, R3=4 Ом.
1. Индуктивные сопротивления элементов (1мГн=10-3 Гн):
XL1=2πfL1=2π∙50∙15,9∙10-3=4,995 Ом
XL2=2πfL2=2π∙50∙9∙10-3=2,827 Ом
2. Емкостные сопротивления элементов (1мкФ=10-6 Ф):
XC3=12πfC3=12π∙50∙100∙10-6=31,831 Ом
3. Комплексные сопротивления по ветвям:
Z1=R1+jXL1=8+j4,995 Ом
Z2=R2+jXL2=3+j2,827 Ом
Z3=R3-jXC3=4-j31,831 Ом
4. Эквивалентное сопротивление параллельных ветвей ab, Ом:
Zab=Z2∙Z3Z2+Z3
Воспользуемся Mathcad
5. Общее комплексное сопротивление цепи
6. Ток на неразветвленном участке цепи:
7. Напряжение Uab на участке ab (рис.2.3):
Рис.2.3
Uab=I1∙Zab=6,016– j3,99∙3,545 + j2.661=31,941+j1,866 B
8. Ток I2 (A):
I2=UabZ2=31,941+j1,8663+j2,827=5,95-j4,985 A
9. Ток I3 (A):
I3=UabZ3=31,941+j1,8664-j31,831=0,066+j0,995 A
10
. Проверка по первому закону Кирхгофа:
I1=I2+I3
6,016– j3,99=5,95-j4,985+0,066+j0,995=6,016– j3,99
11. Расчет падений напряжений на элементах цепи:
Напряжение на индуктивности L1
UL1=I1∙jXL1=6,016– j3,99∙j4,995=19,928+j30,051 B
Напряжение на сопротивлении R1
UR1=I1∙R1=(6,016– j3,99)∙8=48,13 – j31,917 B
Напряжение на сопротивлении R2
UR2=I2∙R2=(5,95-j4,985)∙3=17,85 – j14,954 B
Напряжение на индуктивности L2
UL2=I2∙jXL2=5,95-j4,985∙j2,827=14,092+j16,82 B
Напряжение на емкости С3
UC3=I3∙-jXC3=0,066+j0,995 ∙-j31,831=31,676-j2,115 B
Напряжение на сопротивлении R3
UR3=I3∙R3=0,066+j0,995 ∙4=0,266+j3,98 В
Проверка по второму закону Кирхгофа:
UL2+UR2+UR1+UL1=UC3+UR3+UR1+UL1=U
14,092+j16,82+17,85 – j14,954+48,13 – j31,917+19,928+j30,051=100-j0=100 В
31,676-j2,115+0,266+j3,98+48,13 – j31,917+19,928+j30,051=100+j0,001=100 В
12