6
Задача 2.
Дано: необходимо рассчитать схему,
показанную на рис. 5.15.
Рис. 5.15
Определить токи во всех ветвях и построить векторную и топографическую диаграмму, приняв потенциал точки 0 равным 0.
X |
1 |
L 20 Ом, |
X |
2 |
|
L |
2 |
10 Ом, |
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
X |
3 |
1/ С |
3 |
20 Ом, |
|
|
Z |
3 |
10 Ом, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Z |
|
(10 j10) Ом, |
|
X |
|
|
M |
|
10 Ом, |
U |
|
200В |
||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
12 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Решение
Применим метод уравнений Кирхгофа. Задаем произвольно положительное направление токов в ветвях и направления обхода контуров.
Во втором слагаемом знак
0 Z |
|
I |
|
jX |
|
I |
|
Z |
|
I |
|
jX |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
3 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
12 |
|
|
I1 |
I2 |
I |
3 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1 |
jX 1 I |
1 jX 12 I |
2 |
Z3 I 3 . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
«-» , т.к. ток |
I2 |
направлен к * в контуре 2. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решая эти уравнения находим:
7
I |
|
|
(10 j10) A, |
I |
|
j10 A, |
|
|
|
|
|
||
|
1 |
10 A. |
|
2 |
|
|
I |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
Для построения векторной диаграммы найдем падение напряжения на
каждом участке цепи.
U |
|
|
jX |
|
I |
|
|
jX |
|
|
I |
|
|
j20(10 |
|
j10) |
j10( j10) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
01 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
12 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
U |
|
|
(R |
|
jX |
|
)I |
|
(10 j20)10 |
В; |
U |
|
|
|
jX |
|
I |
|
|||||||||||||||||||
|
13 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
2 |
|
2 |
||||
U |
|
|
Z |
|
I |
|
|
|
100 j100 |
В; |
|
U |
|
|
j L I |
|
|
j M |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
23 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
||
100 j200 |
В; |
|
U |
|
|
|
j L |
I |
|
j L |
I |
|
|
j100 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
12 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
U |
|
|
Z |
|
I |
|
|
100 j200 В. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
01 |
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
100 |
j200 |
В; |
|
|
|
||||||||
jX |
|
I |
|
j100 В; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
j20(10 |
j10) |
j10( j10) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В; |
U |
|
|
Z |
|
I |
|
100 j100 |
В; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
8
Задача 3
К цепи со схемой рис. 3.1 приложено синусоидальное напряжение с действующим значением U = 100 B. Активное сопротивление R = 100 Ом, на частоте приложенного напряжения реактивные сопротивления XL1 = XL2 = XC
= 100 Ом, XM = 0,5 XL1.
Найти действующие значения токов ветвей, активную мощность, передаваемую из одной ветви в другую за счет индуктивной связи между ними. Построить векторные диаграммы токов и напряжений.
Рис. 3.1
Решение
Принимаем комплекс действующего значения 
Для указанных на рис.3.1 направлений токов уравнения Кирхгофа имеют вид:
9
Векторные диаграммы токов и напряжений приведены на рис. 3.2.
Рис. 3.2
10
Рассчитываем комплексные мощности первой и второй индуктивностей, обусловленные индуктивной связью между ними. Получаем:
Активная мощность в индуктивности L1: Р1М = 400 Вт, Р1М > 0.
Мощность отдается в магнитное поле индуктивностью L1. Активная мощность в индуктивности L2: Р2М = – 400 Вт, Р2М < 0. Эта мощность поступает в L2 из магнитного поля и численно равна мощности Р1М.
Таким образом, активная мощность источника Pист =UIcosφ= 100 4 = 400 Вт через первую ветвь поступает во вторую и превращается в тепло в резисторе
R.
Следует отметить, что индуктивности L1 и L2 – идеальные элементы. Их активное сопротивление равно нулю.
Задача 4
Найти токи ветвей, напряжение U2 и входное сопротивление в цепи со схемой рис. 4.1. Построить векторные диаграммы токов и напряжений.
Рис. 4.1
Решение
Выбираем положительные направления токов и напряжений как на рис.
4.1.