Расчет электрической цепи синусоидального тока
По данным в таблице 2.1. значениям ЭДС, частоты f и параметрам С, R, L:
1. Начертить электрическую схему, согласно рис.2.1, учитывая, что знак (--) указывает на отсутствие элемента в схеме и его замену проводником.
2. Определить токи во всех ветвях и напряжения на отдельных участках электрической цепи.
3. Составить баланс активной и реактивной мощностей для заданной схемы.
4. Построить векторные диаграммы токов и напряжений (для внешнего контура).
Таблица 2.1. – Данные для расчета электрической цепи синусоидального тока
Вариант № Е1В Е3В fГц C1мкФ C2мкФ C3мкФ L1мГн
L2мГн
L3мГн
R1Ом R2Ом R3Ом
1 -- 63 50 -- 680 220 47 -- 15 8,2 10 16
Рис.2.1. Электрическая схема замещения
Решение
Дано: E3=63 B, R1=8,2 Ом, R2=10 Ом, R3=16 Ом, С2=680мкФ, С3=220 мкФ, L1=47мГн, L3=15мГн, f=50Гц.
1. Составляем расчетную схему согласно варианта и исходных данных (рис.2.2). Обозначим токи и узлы:
Рис.2.2. Расчетная схема
2.Находим комплексные сопротивления реактивных элементов ветвей:
jXL1=jωL1=j2π∙50∙47∙10-3=j14,765=14,765ej90° Ом
-jXC2=-j1ωC2=-j12π∙50∙680∙10-6=-j4,681=4,681e-j90° Ом
-jXC3=-j1ωC3=-j12π∙50∙220∙10-6=-j14,469=14,469e-j90° Ом
jXL3=jωL3=j2π∙50∙15∙10-3=j4,712=4,712ej90° Ом
где ω=2πf
Комплексные сопротивления ветвей:
Z1=R1+jXL1=8,2+j14,765=16,889ej60,95° Ом
Z2=R2-jXC2=10-j4,681=11,041e-j25,08° Ом
Z3=R3+jXL3-jXC3=16+j4,712-j14,469=16-j9,757=18,74e-j31,38° Ом
Найдем комплекс полного сопротивления параллельного участка цепи
Z12=Z1∙Z2Z1+Z2
Z12=16,889ej60,95°∙11,041e-j25,08°(8,2+j14,765)+(10-j4,681)=186,471ej35,87°18,2+j10,084=186,471ej35,87°20,807ej28,99°=8,962ej6,88°=8,897 + j1,074 Ом
Комплекс полного сопротивления цепи:
Z=Z3+Z12=16-j9,757+8,897 + j1,074=24,897-j8,683=26,368e-j19,23° Ом
Приняв E3=E3, найдем токи и напряжения отдельных участков:
I3=E3Z=6326,368e-j19,23°=2,389ej19,23°=2,256 + j0,787 A
Напряжение параллельного участка цепи (первой и второй ветви)
U12=I1∙Z12=2,389ej19,23°∙8,962ej6,88°=21,41ej26,11°=19,225 + j9,422 B
I1=U12Z1=21,41ej26,11°16,889ej60,95°=1,268e-j34,84°=1,041 - j0,724 A
I2=U12Z2=21,41ej26,11°11,041e-j25,08°=1,939ej51,19°=1,215 + j1,511 A
Напряжение третьей ветви
U3=I3∙Z3=2,389ej19,23°∙18,74e-j31,38°=44,77e-j12,15°=43,767 - j9,423 В
3