Материал: Расчет и анализ линейных электрических цепей

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Продолжение таблицы 2.2

Вариант

Em , В

T 10

2

, с

R , Ом

R

, Ом

R3 , Ом

L ,

C ,

Показания

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

мГн

мкФ

приборов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

400

1,4

 

10

 

10

20

30

30

A1, V2, W

22

300

1,5

 

12

 

12

10

40

25

A2, V1, W

23

200

1,6

 

10

 

15

15

20

30

A3, V1, W

24

350

1,7

 

14

 

10

12

15

44

A1, V1, W

25

300

1,8

 

8

 

14

10

25

60

A1, V2, W

26

240

1,9

 

13

 

9

9

10

55

A1, V3, W

27

320

2,0

 

15

 

20

4

26

60

A2, V1, W

28

380

0,4

 

10

 

10

8

40

70

A2, V2, W

29

320

0,4

 

12

 

15

15

20

30

A2, V3, W

30

240

0,6

 

16

 

10

12

15

44

A3, V1, W

31

210

1,8

 

10

 

20

12

30

30

A3, V2, W

32

260

1,9

 

25

 

9

30

40

25

A3, V3, W

33

310

2,0

 

30

 

20

15

20

30

A2, V2, W

34

220

0,4

 

12

 

10

30

15

44

A2, V1, W

35

370

0,6

 

16

 

15

12

25

60

A2, V2, W

36

205

0,8

 

20

 

16

20

10

55

A2, V3, W

37

310

1,4

 

10

 

10

20

26

60

A3, V2, W

38

390

1,5

 

12

 

12

10

40

70

A3, V1, W

39

270

1,6

 

10

 

15

15

20

50

A1, V2, W

40

340

1,7

 

14

 

10

12

30

40

A2, V1, W

41

205

1,8

 

8

 

14

10

28

55

A3, V1, W

42

310

1,9

 

13

 

9

9

24

70

A1, V1, W

43

320

2,0

 

15

 

20

4

25

45

A1, V2, W

44

330

0,4

 

10

 

10

8

35

60

A1, V3, W

45

350

1,8

 

10

 

20

20

30

30

A2, V1, W

46

230

1,9

 

25

 

9

10

40

25

A2, V2, W

47

240

2,0

 

30

 

20

15

20

30

A2, V3, W

48

250

0,4

 

12

 

10

12

15

44

A3, V1, W

31

Продолжение таблицы 2.2

Вариант

Em , В

T 10

2

, с

R , Ом

R

, Ом

R3 , Ом

L ,

C ,

Показания

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

мГн

мкФ

приборов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

400

1,4

 

10

 

10

20

30

40

A2, V2, W

50

340

1,5

 

12

 

12

20

28

55

A2, V1, W

51

220

1,6

 

10

 

15

6

24

70

A2, V2, W

52

310

1,7

 

14

 

10

10

25

45

A2, V3, W

53

305

1,8

 

8

 

14

8

35

60

A3, V2, W

54

245

1,9

 

13

 

9

12

35

60

A3, V1, W

55

315

2,0

 

15

 

20

30

20

40

A1, V2, W

56

360

0,4

 

10

 

10

15

35

75

A2, V1, W

57

330

0,4

 

12

 

15

30

25

25

A3, V1, W

58

220

0,6

 

16

 

10

12

20

50

A1, V1, W

59

220

1,6

 

10

 

15

20

25

60

A1, V2, W

60

310

1,7

 

14

 

10

20

30

40

A1, V3, W

2.2 Методические указания к выполнению задания №2

2.2.1 Расчетные формулы и соотношения для цепей синусоидального

тока

Мгновенное значение синусоидального тока (напряжения, ЭДС) описывается

выражениями

i(t) I

m

sin( t

),

 

i

 

u(t) U

m

sin( t

),

 

u

 

e(t) E

sin( t

),

m

e

 

где Im, Um, Em,– амплитуда или максимальное значение синусоидальной функции за период Т (рисунок 2.2);

( t+ ) – фаза колебания;

– начальная фаза, равная фазе в начальный момент времени t = 0;

– угловая (круговая, циклическая) частота колебания; t – текущее время.

32

i(t) Im

0

π

ωt

 

T

Рисунок 2.2 – График (осциллограмма) синусоидального тока

Период синусоидального тока (напряжения, ЭДС) Т, частота f и угловая частота ω связаны соотношениями:

f

 

1

Гц ;

T

 

 

 

2 f

 

2

 

рад

.

T

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действующее значение синусоидального тока

меньше амплитуды

I

Im

;

U

U

m

 

;

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

(напряжения, ЭДС) в

E

E

m

.

 

 

 

 

 

 

2

 

2

раз

Комплексное изображение синусоидального тока, напряжения, ЭДС,( j 1 ) :

– комплексное амплитудное значение

I

 

I

 

e

j

i

;

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

m

 

 

 

 

U

 

U

e

j

u

;

 

 

 

 

 

 

 

m

m

 

 

 

 

E

E e

j

e

;

 

 

 

 

m

m

 

 

 

– комплексное действующее значение

I Ie j i ;

U Ue j u ;

 

 

 

 

Пример. Задан ток

i(t) 10 2 sin( t 30 ).

Запишем комплексное действующее значение тока

E Ee

j

e

.

 

I 10e j30 .

Изобразим его в масштабе вектором на комплексной плоскости (рисунок 2.3),

масштаб mI = 2 А/см.

33

 

 

 

+j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Í

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3 – Вектор синусоидального тока на комплексной плоскости

При ручном расчете умножение, деление, возведение в степень,

дифференцирование, интегрирование комплексных чисел целесообразно проводить

 

 

 

 

A Ae

j

 

 

 

 

 

в показательной форме записи

, сложение и вычитание – в алгебраической

 

форме записи

A a jb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Формулы перевода комплексного числа из показательной

формы записи в алгебраическую и обратно показаны на рисунке 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

Из показательной формы записи

A Ae

j

+j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A a jb

 

 

 

 

в алгебраическую форму записи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

a A cos

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

b A sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A a jb

 

 

 

 

Из алгебраической формы записи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в показательную форму записи

A Ae

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аргумент

 

 

 

 

модуль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A Ae

j

 

 

A

a2 b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A a jb

 

arctg b , если a 0

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

arctg b 180 , если a 0

 

действительная

мнимая

 

 

часть

 

 

часть

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 – Формулы перевода комплексных чисел

 

 

 

 

34

В таблице 2.3 приведены расчетные формулы и векторные диаграммы для идеализированных пассивных элементов цепи синусоидального тока.

Таблица 2.3 – Элементы электрической цепи синусоидального тока

Условное обозначение в схеме

Параметр, характеризующий элемент

Уравнение связи между напряжением и током в мгновенной форме записи

Сопротивление, оказываемое синусоидальному току

Комплексное

сопротивление

Уравнение связи между напряжением и током в комплексной форме записи

Векторная диаграмма

Активная мощность

P

Реактивная мощность

Q

Резистивный элемент (резистор, активное сопротивление)

10 мм

4 мм

R

Сопротивление

R [Ом]

u

R

Ri

 

 

Активное

сопротивление

R

R

U

R

RI

 

 

Í

ÙR

PR I 2 R

0

Индуктивный элемент

Емкостной элемент

(индуктивность,

(емкость, конденсатор)

 

катушка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

индуктивности)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 1,5…4мм

 

 

 

 

1,5мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индуктивность

 

Емкость

 

 

 

 

 

L [Гн]

 

 

 

 

 

C [Ф]

 

 

 

 

 

u

 

L

di

 

 

 

 

1

 

idt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

L

 

 

 

dt

 

u

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реактивные сопротивления

Индуктивное

сопротивление

X

L

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jX

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

e

j 90

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

L

 

jX

L

I

 

 

 

 

 

 

 

ÙL

90o

Í

0

QL I 2 X L

Емкостное

сопротивление

XC 1

C

 

 

jX

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

e

j 90

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

C

jX

C

I

 

 

 

 

 

 

 

Í

-90o

ÙC

0

QC I 2 XC

35