На расчет цепей переменного тока
Заданы действующее значение U, частота f (в герцах) н начальная фаза ψu (в градусах) напряжения u(t) и параметры элементов.
Требуется определить:
1. Комплексное сопротивление между точками a и g.
2. Ток, протекающий в данной цепи, в комплексной и синусоидальной форме.
3. Комплексные напряжения на всех участках цепи и построить векторную диаграмму токов и напряжений.
4. Активную. реактивную и полную мощности.
5. Баланс мощностей.
Дано: U=235 В; f=700 Гц; ψu=-48°; R1=153 Ом; R2=110 Ом; C1=1,5 мкФ; C2=2,5 мкФ; L1=40 мГн; L2=56 мГн.
Решение
Угловая частота переменного тока:
ω=2πf=2π∙700=4398,23 радс
Сопротивления реактивных элементов:
XL1=ωL1=4398,23∙40∙10-3=175,929 Ом
XL2=ωL2=4398,23∙56∙10-3=246,301 Ом
XC1=1ωC1=14398,23∙1,5∙10-6=151,576 Ом
XC2=1ωC2=14398,23∙2,5∙10-6=90,946 Ом
Комплексное сопротивление между точками a и g:
Z=R1+R2+jXL1+jXL2-jXC1-jXC2=153+110+j175,929+j246,301-j151,576-j90,946=263+j179,708=2632+179,7082ejarctg179,708263°=318,534ej34,345° Ом
Ток, протекающий в данной цепи, в комплексной и синусоидальной форме:
I=UZ=235e-j48°318,534ej34,345°=0,738e-j82,345°=0,738∙cos-82,345°+jsin-82,345°=0,098-j0,731 А
it=Imsinωt+ψi=0,7382sin4398,23t-82,345°=1,043sin4398,23t-82,345° А
Комплексные напряжения на всех участках цепи:
Uab=I∙R1=0,738e-j82,345°∙153=112,876e-j82,345°=15,036-j111,87 В
Ubc=I∙jXL1=0,738e-j82,345°∙j175,929=0,738e-j82,345°∙175,929ej90°=129,793ej7,655°=128,636+j17,29 В
Ucd=I∙-jXC1=0,738e-j82,345°∙-j151,576=0,738e-j82,345°∙151,576e-j90°=111,826e-j172,345°=-110,829-j14,896 В
Ude=I∙R2=0,738e-j82,345°∙110=81,153e-j82,345°=10,81-j80,43 В
Uef=I∙jXL2=0,738e-j82,345°∙j246,301=0,738e-j82,345°∙246,301ej90°=181,71ej7,655°=180,09+j24,206 В
Ufg=I∙-jXC2=0,738e-j82,345°∙-j90,946=0,738e-j82,345°∙90,946e-j90°=67,096e-j172,345°=-66,498-j8,938 В
Строим векторную диаграмму