Расчет линейной электрической цепи однофазного синусоидального напряжения.
Для цепи, изображенной на рис.1.1 требуется:
Определить комплексным методом действующие значения напряжений и токов на всех участках цепи.
Определить мгновенное значение тока для каждой ветви.
Определить активную, реактивную и полную мощность каждого участка.
Составить баланс мощностей.
Построить векторную диаграмму токов и напряжений.
Частота внешнего источника f=50 Гц.
Величина Um,В
r1, Ом L1, мГн C1, мкФ r2, Ом L2, мГн C2, мкФ r3, Ом L3, мГн C3, мкФ
Значение 200 30 180 110 16 120 110 25 100 60
Рис 2.1
Решение
Действующее значение напряжения
U=Um2e00=2002e00=141,421e00
Найдем сопротивления реактивных элементов схемы
XC1=12πfC1=12*3,14*50*110*10-6=28,952 Ом
XC2=12πfC2=12*3,14*50*60*10-6=28,952 Ом
XC3=12πf3=12*3,14*50*60*10-6=53,079 Ом
XL1=2πfL1=2*3,14*50*180*10-3=56,520 Ом
XL2=2πfL2=2*3,14*50*180*10-3=37,680 Ом
Напишем сопротивление ветвей для комплексной схемы замещения (Рис 2.2) в комплексном виде в алгебраической и показательной формах
Z1=r1+r2-jXC1=30+16-j28,952=46-j28,952=54,353e-j32,20 Ом
Z2=jXL1-jXC2+jXL2=j56,520-j53,079+j37,680=
=j65,248=65,248ej900 Ом
Z3=r3-XC3=25-j53,079=58,671ej-64,80 Ом
Вторая и третья ветви включены параллельно (Рис 2.2), рассчитаем их комплексное сопротивление
Z23=Z2*Z3Z2+Z3=j65,248*25-j53,079j65,248+25-j53,079=
=137,671-j1,767=137,682e-j0,70 Ом
Сопротивления Z1, Z23 соединены последовательно (Рис 2.3)
. Вычислим их эквивалентное сопротивление, и оно будет равно входному сопротивлению всей цепи
ZBX=Z1+Z23=46-j28,952+137,671-j1,767=
=183,671-j30,719=186,222e-j9,50 Ом
Величина тока в неразветвленной части цепи
I1=UZBX=141,421186,222e-j9,50=0,759ej9,50=0,749+j0,125 А
Падение напряжения в первой ветви и на параллельных ветвях
U1=I1*Z1=0,759ej9,50*54,353e-j32,20=
=41,277e-j22,70=38,082-j15,923 В
U23=I1*Z23=0,759ej9,50*137,682e-j0,70=
=104,559ej8,80=103,339+j15,923 В
Ток во второй и третьей ветвях
I2=U23Z2=104,559ej8,8065,248ej900=1,602e-j81,20=0,244-j1,584 А
I3=U23Z3=104,559ej8,8058,671ej-64,80=1,782ej73,60=0,505+j1,709 А
2