В электрической цепи, представленной на рисунке 2, известно напряжение на входе цепи и параметры отдельных элементов цепи. Определить токи во всех ветвях. Частота сети питания 50 Гц. При решении задачи использовать теорию комплексных чисел.
Рисунок 2 – Схема электрической цепи к задаче 2.
Таблица 2 – Расчетные данные к задаче 2.
Вариант Uпитания,
В
R1,
Ом
R2,
Ом
C1,
мкФ
C2,
мкФ
L1,
Гн
L2,
Гн
1 2 3 4 5 6 7 8
4 100 30 40 15 15 1 0,5
Решение
Найдем комплексные реактивные сопротивления ветвей
XC1=-j12∙π∙f∙C1=-j1062∙3,14∙50∙15; 2.1
XC1=(0-j212,207)=212,207∙e-j90° Ом;
XC2=-j12∙π∙f∙C2=-j1062∙3,14∙50∙15; 2.2
XC2=(0-j212,207)=212,207∙e-j90° Ом;
XL1=j2∙π∙f∙L1=j2∙3,14∙50∙1; 2.3
XL1=(0+j314,159)=314,159∙e+j90° Ом;
XL2=j2∙π∙f∙L1=j2∙3,14∙50∙0,5; 2.4
XL2=(0+j157,08)=157,08∙e+j90° Ом.
Полные сопротивления ветвей
Z1=R1+jXL1+jXC1=30+j314,159-j212,207; 2.5
Z1=(30+j101,953)=106,275∙e+j73,603° Ом;
Z2=R2+jXC2; 2.6
Z2=(40-j212,207)=215,944∙e-j79,325° Ом;
Z3=jXL2; 2.7
Z3=(0+j157,08)=157,08∙e+j90° Ом.
Для нахождения эквивалентного сопротивления преобразуем исходную схему в схему вида
Рисунок 2.2 – Расчётная схему для нахождения эквивалентного сопротивления.
Эквивалентное сопротивление цепи
Zэкв=Z1+Z2∙Z3Z2+Z3; 2.8
Zэкв=106,275∙e+j73,603°+215,944∙e-j79,325°∙157,08∙e+j90°215,944∙e-j79,325°+157,08∙e+j90°;
Zэкв=242,754+j552,244=603,243∙e+j66,271° Ом.
Теперь можем найти токи в ветвях
I1=UпитанияZэкв=100603,243∙e+j66,271°; 2.9
I1=(0,067-j0,152)=0,166∙e-j66,271° А;
I2=I1∙Z3Z2+Z3; 2.10
I2=0,166∙e-j66,271°∙157,08∙e+j90°215,944∙e-j79,325°+157,08∙e+j90°;
I2=(0,081+j0,374)=0,382∙e+j77,765° А;
I3=I1∙Z2Z2+Z3; 2.11
I3=0,166∙e-j66,271°∙215,944∙e-j79,325°215,944∙e-j79,325°+157,08∙e+j90°;
I3=-0,014-j0,525=0,526∙e-j91,561° А.