正弦稳态电路的求解步骤

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远上寒山有人家
2022-07-22 · 知道合伙人教育行家
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中南工业大学电气自动化专业,工程硕士,从事电力运行工作近30年

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解:Uc(相量)=1∠0°。Ic(相量)=Uc(相量)/(-jXc)=1∠0°/2∠-90°=0.5∠90°=j0.5(A)。

I2(相量)=Uc(相量)/2=1∠0°/2=0.5∠0°=0.5(A)。

(1)根据KCL:I(相量)=Ic(相量)+I2(相量)=j0.5+0.5=0.5√2∠45°(A)。

所以:U1(相量)=I(相量)×(2+j2)=0.5√2∠45°×2√2∠45°=2∠90°=j2(V)。

根据KVL:U(相量)=U1(相量)+Uc(相量)=j2+1∠0°=√5∠63.43°(V)。

(2)左边电阻电流为:I=0.5√2A,吸收功率:Pr1=I²R1=(0.5√2)²×2=1(W)。

右边的2Ω电阻电流为:I2=0.5A,吸收功率:Pr2=I2²R2=0.5²×2=0.5(W)。

(3)电感电流为:I=0.5√2A,吸收无功功率:QL=I²XL=(0.5√2)²×2=1(var)。

电容电流为Ic=0.5A,因为电容向外释放无功功率,所以吸收无功功率:Qc=-Ic²Xc=0.5²×2=-0.5(var)。

(4)两种方法计算:

U=√5V,I=0.5√2A,φu=63.43°,φi=45°,所以:φ=φu-φi=63.43°-45°=18.43°。

有功功率:P=UIcosφ=√5×0.5√2×cos18.43°=1.5(W)。

无功功率:Q=UIsinφ=√5×0.5√2×sin18.43°=0.5(var)。

视在功率:S=UI=√5×0.5√2=0.5√10=1.5811(VA)。

另外一种:有功功率:P=Pr1+Pr2=1+0.5=1.5(W)。

无功功率:Q=QL+Qc=1-0.5=0.5(var)。

S=√(P²+Q²)=√(1.5²+0.5²)=√2.5=1.5811(VA)。

(5)电路功率因数:cosφ=cos18.43°=0.9487。或者:cosφ=P/S=1.5/1.5811=0.9487。

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