正弦稳态电路计算及其仿真设计Word格式文档下载.docx
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通过仿真验证计算结果:
电路图:
总电流:
电感电压:
电容电压:
电阻电压:
例二:
求图示电路的等效阻抗,已知ω=
rad/s。
电路中的感抗为:
容抗为:
所以电路的等效阻抗为:
设电源电压为:
164V,等效前电路为:
输入端口a的输入电流为:
等效后的电路为:
两端口的输入电压与电流基本一致,因此电路的等效阻抗为:
例三:
已知如图(a)所示电路中,
V,
V,
Hz,求:
电感线圈的电阻
和电感
(a)(b)
方法一:
画相量图分析。
相量图如图(b)所示,根据几何关系得:
cos
代入数据得:
=
所以:
因为
所以有:
H
方法二:
列方程求解,因为
令上式等号两边实部、虚部分别相等得:
解得:
(其余过程同方法一)
仿真电路图
两端电压:
的大小:
仿真结果与题目数据基本一致。
例四:
电路如图所示,已知
,求电路中
的大小。
用节点电压法分析,节点②
为参考节点。
列节点电压方程
对于节点①有:
补充方程:
用网孔电流法求解,设网孔电流如图示:
网孔①:
网孔②:
方法三:
用戴维宁定理求解
求开路电压
如图(a)所示开路,电容支路无电流,为单回路。
所以
求等效阻抗
,电压源
短路,含CCVS,端口加电压
,端口电流为
,如图(b)所示:
由式
(2)、(3)可解得:
代入式
(1):
开路电压
,等效阻抗
已知:
由图(c)求得
方法一、方法二设
,所以有以下电路图:
戴维宁等效的开路电压:
仿真数据与计算数据基本一致。
例五:
图示正弦交流电路,已知:
,
求电路各支路的有功功率及无功功率。
支路的阻抗为:
支路1电流
的大小为:
支路2电流
电路的总电流为:
支路1的有功功率为:
W
无功功率为:
支路2的有功功率为:
总功率
或:
无功功率:
或
设频率为50Hz,得到如下电路
:
支路2的有功功率:
仿真结果与计算结果基本一致。
例六:
今有一个40W的日光灯,使用时灯管与镇流器(可近似把镇流器看作纯电感)串联在电压为220V,频率为50Hz的电源上。
已知灯管工作时属于纯电阻负载,灯管两端的电压等于110V,试求镇流器上的感抗和电感。
这时电路的功率因数等于多少?
因为:
P=40WUR=110(V)ω=314rad/s
Ω
这时电路的功率因数为:
电路图如下所示:
电感电压的大小:
此时电阻(日光灯)吸收的功率:
例七:
如图示电路,已知
50Hz,
220V,
10kW,线圈的功率因素cos
=0.6,采用并联电容方法提高功率因素,问要使功率因数提高到0.9,应并联多大的电容C,并联前后电路的总电流各为多大?
cos
所以并联电容为:
C
(tan
tan
)
(tan53.13°
-tan25.84°
=557
F
未并联电容时,电路中的电流为:
并联电容后,电路中的电流为:
mH
所以并联前的电路图为:
并联前电流为:
并联后的电路图为:
并联后的电流为:
仿真与计算结果基本一致。
例八:
电路是用三表法测量电感线圈参数
的实验电路,已知电压表
,电流表
,功率表
,电源频率
试求:
(1)电感线圈的
之值;
(2)线圈吸收的复功率
电压表、电流表读数分别是电压、
电流有效值,功率表读数为线圈吸收
的有功功率。
(1)因为:
(2)计算复功率
设
则
仿真电路图:
电路中的电流:
电路的有功功率P:
例九:
电路如图(a)所示,求
(1)
时其消耗的功率;
(2)
为多少时能获得最大功率,并求最大功率;
(3)在
两端并联一电容,问
和C为多大时能与阻抗最佳匹配,并求匹配功率。
(1)电源阻抗
电路中的电流:
负载电阻消耗的功率:
(2)当
电流为:
负载电阻消耗的最大功率:
(3)并联电容后的电路如图(b)所示,导纳为
令
匹配功率为:
(1)电路图:
电路中的电流为:
的功率为:
(2)电路中的电流为
(3)电路图为:
电路的电流为:
例十:
如图所示电路中,已知
A,
如果电流源的角频率可变,问在什么频率时,
串联部分可获得最大功率?
因此
当
时,
取最大值,所以:
电流大小:
最大功率为:
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- 正弦 稳态 电路 计算 及其 仿真 设计