Вычислить полное сопротивление данной цепи, действующее значение напряжений на реактивных элементах цепи и реактивную мощность цепи;
б) написать выражение мгновенного значения тока в электрической цепи;
в) построить графики изменения во времени напряжений на реактивных элементах.
Исходные данные:
u=485,5sin960t В; L1=360 мГн; L2=210 мГн; C1=40 мкФ; C2=24 мкФ; R1=40 Ом; R2=48 Ом;
Решение
А) Вычислить полное сопротивление данной цепи, действующее значение напряжений на реактивных элементах цепи и реактивную мощность цепи;
Реактивные сопротивления:
XL1=ωL1=960∙360∙10-3=345,6 Ом
XC1=1ωC1=1960∙40∙10-6=26,042 Ом
XL2=ωL2=960∙210∙10-3=201,6 Ом
XC2=1ωC2=1960∙24∙10-6=43,403 Ом
Эквивалентное сопротивление параллельных ветвей:
Xde=XL1∙XL2XL1+XL2=345,6∙201,6345,6+201,6=16,276 Ом
Полное сопротивление цепи:
Z=R1+R22+XL1+Xde-XC1-XC22=40+482+345,6+16,276-26,042-43,4032=305,385 Ом
Действующее значение тока в цепи:
I=UZ=343,3305,385=1,124 А
где U=Um2=485,52=343,3 В
Действующее значение напряжений на реактивных элементах цепи:
Uab=IXC1=1,124∙26,042=29,275 В
Ubc=IXC2=1,124∙43,403=48,791 В
Ude=IXde=1,124∙16,276=18,297 В
Uef=IXL1=1,124∙345,6=388,508 В
Угол сдвига фаз между напряжением и током цепи:
tgφ=ΣXрΣR=XL1+Xde-XC1-XC2R1+R2=345,6+16,276-26,042-43,40340+48=3,323
φ=arctgtgφ=arctg3,323=73,252°
Реактивная мощность цепи:
Q=UIsinφ=343,3∙1,124∙sin73,252°=369,553 вар
б) написать выражение мгновенного значения тока в электрической цепи;
it=Imsinωt+ψi=1,59sin960t-73,252° А
где Im=2I=2∙1,124=1,59 А
в) построить графики изменения во времени напряжений на реактивных элементах.
На индуктивных элементах напряжение опережает ток по фазе на π /2:
udet=Ude msinωt+ψi+π2=2∙18,297sin960t-73,252°+90°=25,876sin960t+16,748° В
ueft=Uef msinωt+ψi+π2=2∙388,508sin960t-73,252°+90°=549,433sin960t+16,748° В
На емкостных элементах напряжение отстает от тока по фазе на π /2:
uabt=Uab msinωt+ψi-π2=2∙29,275sin960t-73,252°-90°=41,401sin960t-163,252° В
ubct=Ubc msinωt+ψi-π2=2∙48,791sin960t-73,252°-90°=69,001sin960t-163,252° В