Расчет действующих и мгновенных значений токов во всех ветвях цепи Преобразуем заданное напряжение источника в комплексную форму U и определяем действующее значение входного тока I1в неразветвленной части цепи: A. I1 = 1,38 + j2,1 A. Падение напряжения на разветвленном участке цепи: U23 = I1×Z23 = 2,51e j56,6° ×5,65e j79,6° = 14,17e j136,2° В. U23 = (-10,23+ j9,81) В. Действующие значения токов на разветвленных участках цепи: A; A. Мгновенные значения токов i1, i2, i3 определяем по их комплексным действующим значениям I1, I2, I3. Комплексные амплитуды токов: Im1 = I1 = ×2,51e j56,6° B; Im2 = I2 = ×2,24e j46,2° B; Im3 = I3 = ×0,51e j109,5° B. Мгновенные значения токов: А; А; А. Расчет действующих значений падений напряжений на всех элементах цепи Определяем падения напряжений на всех элементах электрической цепи, как в показательной, так и в алгебраической форме представления: UR1 = I1 ×R1 = 2,51e j56,6° ×22 = 55,22e j56,6° = 30,4 + j46,1 В; UC1 = I1 ×(-jXC1 ) = 2,51e j56,6° ×18,9 e –j90° = 47,44e –j33,4° = 39,61 – j26,11 В; UR2 = I1 ×R2 = 2,51e j56,6°×19 = 47,69 e j56,6° = 26,25 + j39,81 В; UС2 = I2 ×(-jXC2 ) = 2,24e j46,2°×15,79 e –j90° = 35,37 e –j43,8° = 25,53 – j24,48 В; UL2 = I2 ×jXL2 = 2,24e j46,2°×22,12e j90° = 49,55 e j136,2° = – 35,76 + j34,3 В; UR3 = I3×R3 = 0,51e j109,5°× 25 = 12,75 e j109,5° = – 4,26 + j12,02 В; UL3 = I3 ×jXL3 = 0,51e j109,5°×12,57 e j90° = 6,41e –j160,5° = – 6,04 – j2,14 В. Составление баланса мощностей В любой электрической цепи алгебраическая сумма мощностей всех источников электрической энергии должна быть равна алгебраической сумме мощностей всех приемников (потребителей). Комплексное значение полной мощности в цепи переменного тока определяется через произведение комплексного значения напряжения источника на сопряженное комплексное значение тока: =U∙I*. Такое равенство справедливо, поскольку = Se jjs = U∙I* = Ue jju∙Ie –jji. Сопряженное комплексное значение тока I* отличается от комплексного значения тока I знаком перед мнимой частью. Если I =Ie jji , то I* = Ie –jji . Полная активная и реактивная мощности источника: = P ± jQ, где U = 110e j40° В, I1 = 2,51e j56,6° А; = U∙I* =110e j40°×2,51e –j56,6° = 276,1e – j16,6° = (264,4 – j78,9) ВА. Активная и реактивная мощности потребителей: P = 264,4 Вт; Q = – j78,9 вар. Согласно закону сохранения энергии активная мощность источников в цепи равна сумме активных мощностей всех n потребителей, находящихся в схеме: = (22+19)×2,512 + 25×0,512 =264,8 Вт. По закону сохранения энергии реактивная мощность источников равна алгебраической сумме реактивных мощностей всех m потребителей, входящих в цепь (при активно-индуктивной нагрузке Xk >0, при активно-емкостной нагрузке Xk <0): = = – j18,9×2,512 + j(22,12 - 15,79)× 2,242 + j12,57×0,512 = – j78,9 ваp. Если равенство мощностей с учетом погрешности вычислений соблюдается, то баланс активных и реактивных мощностей сходится: P = 264,4 ≈ 264,8 Вт; Q = – j78,9 ≈ – j78,9 ваp. Баланс мощностей выполняется, если погрешности при его сведении не превышают 6 %. Проверка расчетов по I и II законам Кирхгофа Проверка правильности расчета токов и напряжений проводится по I и II законам Кирхгофа с использованием алгебраической формы записи комплексных чисел. Проверка по I закону осуществляется для любого из двух узлов а или b. Например, для узла b: I1 – I2 – I3 = 0, значит I1 = I2 + I3, следовательно, 1,4 + j1,2 = 1,2 + 0,2 + j1,21 » 1,4 + j1,21. Аналогично проводится проверка по II закону для контура а b с d при обходе его по часовой стрелке: U = UR1 + UC2 + UL2 + UC1 + UR2. 8,59 +j12 = 6,31 – j5,45 + 3,63 + j4,2 + 6 + j4,2 – j1,8. Результаты проверки подтверждают правильность расчета. Если результаты проверок удовлетворительные, то можно строить векторную диаграмму. |