Цепь, принципиальная схема которой показана на рис. 2.1, подключена к источнику синусоидального напряжения промышленной частоты. Показания вольтметра V1 и параметры элементов указаны в табл. 2.1. Определить показания остальных приборов, активную, реактивную и полную мощности цепи. Сделать проверку методом векторных диаграмм.
Таблица 2.1
Параметры элементов цепи
U1, В
C1, мкФ
L, мГн
RL, Ом
R1, Ом
R2, Ом
380 10 50 8 30 50
Рис. 2.1
Ответ
U2=21,236 В; U3=60,26 В; U4=385,521 В; I=1,205 А; S=457,976 ВА; P=127,82 Вт; Q=-439,777 вар.
Решение
1. Составим схему замещения цепи (рис. 2.2).
Рис. 2.2
Индуктивное сопротивление:
XL=ωL=314∙50∙10-3=15,7 Ом
Емкостное сопротивление:
XC1=1ωC1=1314∙10∙10-6=318,471 Ом
2. Переводим условие задачи в комплексную форму:
а) заменим элементы цепи соответствующими комплексными изображениями:
резистор RL → резистор RL;
катушка L → «резистор» с сопротивлением jXL;
резистор R2 → резистор R2;
конденсатор C → «резистор» с сопротивлением (-jXc);
резистор R1 → резистор R1;
б) заменим все токи и напряжения комплексными токами и напряжениями:
U1⟶U1=U1ejψu1
Поскольку по условию начальная фаза напряжения источника не задана, то можно предположить, что ψu1=0, то есть
U1=U1ejψu1=U1ej0=U1=380 В
в) составим комплексную схему замещения исходной цепи, как показано на рис
. 2.3.
Рис. 2.3
Рассматриваемая цепь является простой, поэтому для ее расчета используем метод преобразования и закон Ома.
3. Находим полное комплексное сопротивление цепи. Для последовательного соединения элементов
Z=RL+jXL+R2-jXC1+R1=8+j15,7+50-j318,471+30=88-j302,771 Ом
В показательной форме:
Z=882+-302,7712ejarctg-302,77188=315,301e-j73,794° Ом
4. Комплексный действующий ток:
I=U1Z=380315,301e-j73,794°=1,205ej73,794° А
5. Полные комплексные сопротивления участков цепи, к которым подключены вольтметры:
Z2=RL+jXL=8+j15,7=82+15,72ejarctg15,78=17,621ej62,999° Ом
Z3=R2=50 Ом
Z4=-jXC1+R1=-j318,471+30=302+-318,4712ejarctg-318,47130=319,881e-j84,619° Ом
Комплексные действующие напряжения на этих участках:
U2=IZ2=1,205ej73,794°∙17,621ej62,999°=21,236ej136,792° В
U3=IZ3=1,205ej73,794°∙50=60,26ej73,794° В
U4=IZ4=1,205ej73,794°∙319,881e-j84,619°=385,521e-j10.825° В
6