正弦稳态电路的分析(2)

2019-04-17 16:10

?1I1Y????j?C?Rj?LU 即:

?I ? ?IL?IC ??UIR ??U

9.2.3 例题2——阻抗的串并联

已知:电路如图所示,i?5sin2t A,R?1?,L?0.25H,C?1F。

Z R R i1(t) i1(t)?+? I + I21? 1/j?C j i(t) + +I?L ?? C L UU 12 u1(t) u2(t) _ _ _ _

求:u1(t),u2(t)

??5?0oAI解: m 11ZC????0.5j(?)j?Cj?2?1 ZL?j?L?j?2?0.25?0.5j(?)

(?0.5j)(1?0.5j)Z?Z//Z??0.25?0.5j (?)12? I(?0.5j)?(1?0.5j)1

o??Z?I??(0.25?0.5j)?5?0?1.25?2.5j?2.795??63.4o(V)U1mm ? I20.5j??U??ZLU?(1.25?2.5j)??1.25?1.25?0o(V)2m1m?? UL ZR?ZL1?0.5jI

o所以: u1(t)?2.795sin(2t?63.4) V

? UR? U1u2(t)?1.25sin2t V

9.2.4 例题3——阻抗的定义及串并联

.已知:电路如图所示,

u(t)?220cos314t V

i1(t)?22cos(314t?45o) A i1(t)?112cos(314t?90o) A

求:1)各表的读数

2)R、L、C 解: 1)求各表的读数

A A1 + A2 u(t) V C L R _ ??220?0oV U??22??45oAI12

o??11?90AI2

??I??I??11?j11?11j?11?0o(A)I12

所以,伏特表读数为:220V,干路上的安培表读数为11A,安培表1的读数为15.6A,安培表2的读数为11A。

2)求R、L、C

?220?0o1UZC??j???20??90o?o??CI11?902

1?20?C 11C???159(?F)??20314?20 所以: ?U220?0oZ2?R?j?L???10?10j(?)o?I112??451

?R?10??10??L?10?L??0.318(H)?314? ?R?10???L?0.318H?C?159?F 所以: ?

9.2.5 例题4——相量图的应用

4-1.已知:电路如图所示,R1?1k?,R2 a i(t) + i1(t) i2(t) R1 R2 u(t) c + ucd - d_?2k?,L?1H

a I ??I1+ Z 2 1 R 1 RZ2?Uab c + - ?Ucd_ jX L jX C - b?I2 d L C b

求:1)画出电路对应的定性的相量图

2)调节电容C,使得Ucd?Uab,此时的C=? 解: 1)画出相量图

a. 将输入电压作为参考相量; b.

??Z1为感性负载,I1滞后Uab一定的角度?1; ??RI???I111,I2?R2I2

??c. Z2为容性负载,I2超前Uab一定的角度?2

d.

????e. 画出Ucd:Ucd??I1R1?I2R2

??I?R?I??j?L?I?R?I??1Uab111222?j?C U f. 画出ab:

?I1?RI11?Ucd?UL?Uab?UC?RI22?I2

2)调节C

从几何上分析可见:欲使Ucd?Uab,只需Ucd、Uab均为一个圆的直径就可以了。

o这样 ?1??2?90

1tg?2 即:

1?Ltg?1?tg?2??CR1,R2 而:

1?L?C?RR2 代入前式子: 1L?R1R2 即: C

LC??0.5?FRR12 所以:

tg?1?tg(90o??2)?4-2.已知:以下电路为一个移相电路,常常用于可控硅触发电路中。

1?C,则Uab?0.5US,且uab超前uS90o。 证明:(1)如果

(2)改变电阻R的值,可以在不改变Uab的同时,改变uab对uS的相位差

R? + R r us a + uab - b_ r C

证明: 画出相量图

a. b.

将输入电压作为参考相量;

??Z1为容性负载,I1超前Uab一定的角度?1; ??RI???I111,I2?R2I2

??c. Z2为阻性负载,I2与Uab同相

d.

????e. 画出Uab:Uab??I1R?I2r

??I?R?I??1?I?(r?r)US112?j?CUS f. 画出:

?I1?RI1?Uab?UC?US?r?rII22

?I??从该相量图中可以看出,由于支路22中的两个电阻相等,因此相量Uab正好是从相量US

????

的中点出发的, 且相量UC与相量UR始终互相垂直,这样相量Uab就一定位于以相量US的中点为圆心,0.5US长为半径的位置上。证明(2)中的内容得证。

?I2???j1I?UC1?C 图中:

????从几何上分析,要相量Uab超前相量US90度,只需|UC|?|UR|既可,

?|?1|I?|?|U?|?R|I?||UC1R1?C

所以

证明(1)中的内容得证。

R?1?C即为满足(1)中要求的条件。

9.2.6 例题5——节点电压法

5-1.已知:电路如图所示,R1?R2?500?,C?0.5?F,L?1H,a?9,

us(t)?40cos(1000t?90o)V。

iC(t) a iC(t) R2 L C R1 + us(t) _ ? IC? 500I 9 C j1000 500 -2000 j + ?US _

求:节点电压u1

解: 1)绘制原电路的相量模型

??40???202j (V)US22其中

R1?R2?500?

ZL?j?L?j1000?1?1000j (?)

11ZC????2000j (?)j?Cj1000?0.5?10?6

由此可以绘出电路的相量模型如图(b) 2)列写节点电压方程

该电路仅有一个独立节点,依照节点电压法可得出方程如下:

?U1111??(???)U1?1?aIC1R1R2j?LR2j?C----------------------------------------(1)

(2?10?3?2?10?3?U11????)U1?1?9ICj1000?j2000500

补充受控源支路的方程:

??j?CU??j0.5?10?3U?IC11-------------------------------------------------------(2)

联立方程(1)和(2),可以解得:

??10??(V)U14

所以待求量为:

u1(t)?102cos(1000t?45o)V

5-2. 已知:电路如图所示,R1?1?,R2?0.707?,C1?C2?0.1F,L?0.05H, us(t)?102cos20t V,is(t)??102sin20t A。

i1(t) L i2(t) iC1(t) iC2(t)R1 is(t) C1 C2 R2+ us(t)_ j 1 10 -j j0 .-5 0 .-5j 0.707+ 10_

求:i1(t)、i2(t) 、iC1(t)、iC2(t)、iL(t) 解: 1)绘制原电路的相量模型

??102?0o?10 (V)US2其中,

??102??90o??j10 (A)ISoi(t)??102sin20t?102cos(20t?90) A2而s,所以 ZL?j?L?j20?0.05?j (?)

11ZC1?ZC2????0.5j (?)j?Cj20?0.1


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