- •Методические указания к расчетно-графической работе по электротехнике
- •Тема 1. Линейные электрические цепи постоянного тока
- •Тема 2. Установившиеся процессы в электрических цепях синусоидального тока
- •3. Составить баланс мощностей.
- •Московский авиационный институт
- •Расчетно-графическая работа по электротехнике
Тема 2. Установившиеся процессы в электрических цепях синусоидального тока
Задание. Расчет однофазной электрической цепи синусоидального тока
Дана однофазная электрическая цепь синусоидального тока (рис. 2). В цепи действует источник ЭДС e = Em·sin(ωt + φu) с частотой f = 50 Гц. Параметры цепи приведены в табл. 2.
Рисунок 2
Требуется:
1. Изобразить электрическую схему согласно заданным параметрам и условным обозначениям.
2. Вычислить электрические величины: токи, напряжения, мощности во всех ветвях схемы.
3. Составить баланс мощностей.
4. Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.
5. Записать законы изменения тока i1(t) и напряжения u1(t) на сопротивлении Z1.
6. Определить, какие виды резонансов (токов, напряжений) возможны в заданной цепи, и найти резонансные частоты.
Методические указания.
1. Задачу
целесообразно решать в комплексном
виде. Для этого определяется эквивалентное
комплексное сопротивление цепи
относительно зажимов источника и по
закону Ома в комплексной форме находится
входной ток
.
2. В таблице 2 приведены действующие значения ЭДС.
3. Для определения токов в параллельных ветвях можно воспользоваться формулами токораспределения в последовательно-параллельных цепях
.
4. Для проверки баланса мощностей сравнивается полная мощность в комплексной форме, отдаваемая источником
с мощностью, потребляемой нагрузкой, которая определяется по формуле
или по выражениям
5. Векторные диаграммы токов и напряжений строятся на комплексной плоскости, совмещенной на одном чертеже, с указанием выбранных масштабов для токов и напряжений.
6. При определении возможных резонансных частот следует приравнять к нулю мнимую часть комплексного сопротивления или комплексной проводимости цепи.
Таблица 2
Номер варианта |
Е В |
φu град |
Z1 |
Z2 |
Z3 |
||||||
R1 Ом |
L1 мГн |
C1 мкФ |
R2 Ом |
L2 мГн |
C2 мкФ |
R3 Ом |
L3 мГн |
C3 мкФ |
|||
1 |
30 |
90 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
20 |
– |
– |
2 |
20 |
80 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
63,6 |
– |
3 |
20 |
70 |
30 |
– |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
60 |
254 |
– |
4 |
20 |
60 |
– |
222 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
41,3 |
– |
39,8 |
5 |
30 |
50 |
20 |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
60 |
254 |
– |
6 |
20 |
40 |
50 |
159 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
127 |
– |
7 |
30 |
30 |
40 |
63,6 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
79,6 |
8 |
30 |
20 |
40 |
63,6 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
9 |
25 |
10 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
63,6 |
45,5 |
10 |
20 |
0 |
30 |
222 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
11 |
25 |
-10 |
40 |
127 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
222 |
– |
12 |
20 |
-20 |
– |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
13 |
20 |
-30 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
222 |
159 |
14 |
25 |
-40 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
222 |
159 |
15 |
25 |
-50 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
222 |
159 |
16 |
30 |
-60 |
40 |
63,6 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
17 |
30 |
-70 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
20 |
– |
– |
18 |
25 |
-80 |
30 |
222 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
19 |
25 |
-90 |
30 |
127 |
159 |
56 |
185 |
159 |
20 |
222 |
– |
20 |
30 |
30 |
50 |
286 |
– |
60 |
– |
63,7 |
80 |
– |
53 |
21 |
25 |
45 |
40 |
200 |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
22 |
20 |
60 |
– |
222 |
159 |
56 |
185 |
159 |
41,3 |
254 |
– |
23 |
20 |
135 |
60 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
24 |
20 |
120 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
63,6 |
– |
25 |
25 |
20 |
40 |
191 |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
26 |
30 |
30 |
30 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
20 |
– |
– |
27 |
30 |
40 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
20 |
– |
– |
28 |
25 |
45 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
222 |
159 |
29 |
30 |
-45 |
20 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
– |
30 |
20 |
-60 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
60 |
159 |
159 |
31 |
25 |
10 |
30 |
191 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
32 |
30 |
20 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
222 |
159 |
33 |
25 |
30 |
60 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
34 |
25 |
40 |
30 |
– |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
60 |
254 |
– |
35 |
25 |
50 |
50 |
159 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
127 |
– |
36 |
20 |
60 |
60 |
159 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
– |
31,8 |
37 |
30 |
70 |
40 |
127 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
222 |
– |
38 |
20 |
80 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
63,6 |
– |
39 |
25 |
90 |
– |
222 |
159 |
56 |
185 |
159 |
41,3 |
254 |
– |
40 |
25 |
100 |
– |
222 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
41,3 |
– |
39,8 |
41 |
25 |
110 |
40 |
191 |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
42 |
20 |
120 |
20 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
60 |
254 |
– |
43 |
20 |
130 |
20 |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
60 |
254 |
– |
44 |
30 |
140 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
222 |
159 |
45 |
30 |
150 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
222 |
159 |
46 |
30 |
-90 |
30 |
222 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
47 |
25 |
-45 |
30 |
159 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
48 |
20 |
-30 |
50 |
286 |
– |
60 |
– |
63,7 |
80 |
– |
53 |
49 |
20 |
-15 |
40 |
159 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
– |
25,5 |
50 |
30 |
0 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
63,6 |
45,5 |
51 |
25 |
10 |
50 |
286 |
– |
60 |
– |
63,7 |
80 |
– |
53 |
52 |
30 |
20 |
40 |
200 |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
53 |
30 |
30 |
40 |
191 |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
54 |
30 |
40 |
30 |
127 |
159 |
56 |
185 |
159 |
20 |
222 |
– |
55 |
20 |
-20 |
30 |
– |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
– |
39,8 |
56 |
30 |
-30 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
222 |
159 |
57 |
25 |
-10 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
63,6 |
– |
58 |
20 |
-50 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
63,7 |
– |
59 |
25 |
-60 |
– |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
60 |
25 |
90 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
60 |
159 |
159 |
61 |
25 |
15 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
63,6 |
– |
62 |
25 |
20 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
222 |
159 |
63 |
20 |
30 |
30 |
200 |
106 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
64 |
25 |
35 |
60 |
159 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
– |
31,8 |
65 |
30 |
40 |
30 |
191 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
66 |
30 |
-10 |
– |
222 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
41,3 |
– |
39,8 |
67 |
25 |
-30 |
20 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
60 |
254 |
– |
68 |
25 |
-15 |
30 |
– |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
– |
39,8 |
69 |
25 |
45 |
40 |
159 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
– |
25,5 |
70 |
20 |
-45 |
– |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
71 |
30 |
135 |
30 |
– |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
60 |
254 |
– |
72 |
20 |
20 |
30 |
222 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
73 |
30 |
35 |
– |
222 |
159 |
56 |
185 |
159 |
41,3 |
254 |
– |
74 |
30 |
10 |
– |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
75 |
30 |
20 |
30 |
159 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
76 |
20 |
30 |
20 |
127 |
106 |
56 |
185 |
159 |
40 |
191 |
– |
77 |
30 |
40 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
63,6 |
– |
78 |
25 |
50 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
63,6 |
– |
79 |
25 |
-90 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
63,6 |
– |
80 |
25 |
90 |
40 |
63,6 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
81 |
20 |
0 |
20 |
127 |
106 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
191 |
– |
82 |
25 |
125 |
– |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
83 |
20 |
15 |
30 |
159 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
84 |
25 |
-15 |
20 |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
60 |
254 |
– |
85 |
20 |
5 |
30 |
254 |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
86 |
30 |
10 |
60 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
87 |
20 |
15 |
30 |
191 |
106 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
88 |
30 |
35 |
50 |
159 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
127 |
– |
89 |
30 |
45 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
60 |
159 |
159 |
90 |
20 |
60 |
30 |
254 |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
30 |
127 |
– |
91 |
25 |
110 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
20 |
– |
– |
92 |
25 |
35 |
20 |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
60 |
254 |
– |
93 |
20 |
-5 |
40 |
200 |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
94 |
30 |
-10 |
20 |
127 |
106 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
191 |
– |
95 |
30 |
-15 |
20 |
127 |
106 |
56 |
185 |
159 |
40 |
191 |
– |
96 |
30 |
-20 |
30 |
222 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
97 |
25 |
-25 |
40 |
63,6 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
79,6 |
98 |
25 |
60 |
40 |
63,6 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
99 |
20 |
80 |
50 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
63,6 |
45,5 |
100 |
30 |
70 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
– |
63,6 |
– |
101 |
25 |
90 |
30 |
222 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
102 |
30 |
100 |
30 |
254 |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
103 |
20 |
110 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
222 |
159 |
104 |
25 |
120 |
40 |
63,6 |
– |
56 |
185 |
159 |
50 |
127 |
– |
105 |
20 |
130 |
40 |
127 |
159 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
222 |
– |
106 |
25 |
140 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
20 |
– |
– |
107 |
30 |
150 |
30 |
191 |
106 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
108 |
25 |
0 |
40 |
63,6 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
109 |
30 |
-10 |
40 |
191 |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
110 |
20 |
-20 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
222 |
159 |
111 |
20 |
-30 |
30 |
127 |
159 |
56 |
185 |
159 |
20 |
222 |
– |
112 |
25 |
-40 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
20 |
– |
– |
113 |
20 |
-45 |
30 |
191 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
114 |
20 |
-50 |
30 |
222 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
115 |
30 |
-60 |
30 |
200 |
106 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
116 |
20 |
-70 |
40 |
191 |
159 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
117 |
25 |
-80 |
30 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
20 |
– |
– |
118 |
25 |
-90 |
20 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
– |
119 |
20 |
0 |
50 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
222 |
159 |
120 |
30 |
10 |
30 |
254 |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
30 |
127 |
– |
121 |
20 |
0 |
30 |
127 |
– |
30 |
– |
79,6 |
20 |
– |
– |
122 |
30 |
90 |
40 |
63,6 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
123 |
20 |
135 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
20 |
– |
– |
124 |
25 |
100 |
30 |
222 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
125 |
30 |
-10 |
40 |
63,6 |
– |
56 |
185 |
159 |
50 |
127 |
– |
126 |
30 |
-20 |
60 |
159 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
– |
– |
31,8 |
127 |
20 |
-30 |
40 |
63,6 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
128 |
25 |
-40 |
20 |
127 |
106 |
45 |
47,7 |
106 |
40 |
191 |
– |
129 |
30 |
-45 |
20 |
– |
159 |
26 |
63,6 |
530 |
60 |
254 |
– |
130 |
20 |
-50 |
40 |
63,6 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
79,6 |
131 |
20 |
-60 |
40 |
191 |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
132 |
30 |
-70 |
30 |
– |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
60 |
– |
39,8 |
133 |
20 |
-80 |
40 |
63,6 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
134 |
20 |
-90 |
40 |
63,6 |
– |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
135 |
20 |
10 |
20 |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
60 |
254 |
– |
136 |
30 |
20 |
20 |
– |
159 |
60 |
– |
63,7 |
60 |
254 |
– |
137 |
25 |
30 |
20 |
127 |
106 |
56 |
185 |
159 |
40 |
191 |
– |
138 |
25 |
40 |
– |
– |
159 |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
139 |
30 |
50 |
30 |
222 |
– |
30 |
– |
79,6 |
30 |
127 |
– |
140 |
20 |
60 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
20 |
– |
– |
141 |
30 |
70 |
40 |
159 |
– |
56 |
185 |
159 |
– |
– |
25,5 |
142 |
30 |
80 |
30 |
127 |
– |
26 |
63,6 |
530 |
– |
63,6 |
– |
143 |
25 |
90 |
30 |
191 |
106 |
60 |
– |
63,7 |
30 |
127 |
– |
144 |
25 |
100 |
30 |
200 |
106 |
26 |
63,6 |
530 |
30 |
127 |
– |
145 |
30 |
110 |
30 |
127 |
– |
60 |
– |
63,7 |
– |
63,6 |
– |
146 |
20 |
120 |
30 |
127 |
– |
56 |
185 |
159 |
20 |
– |
– |
147 |
25 |
130 |
30 |
254 |
79,6 |
45 |
47,7 |
106 |
30 |
– |
79,6 |
148 |
20 |
140 |
40 |
63,6 |
– |
56 |
185 |
159 |
50 |
127 |
– |
149 |
20 |
150 |
20 |
127 |
– |
45 |
47,7 |
106 |
50 |
– |
– |
150 |
20 |
0 |
30 |
254 |
79,6 |
56 |
185 |
159 |
30 |
127 |
– |
Приложение
