Задача 2. Электрические цепи переменного тока со смешанным включением элементов
Задание. Для электрической цепи переменного тока частотой 50 Гц, соответствующей номеру варианта (таблица 2) и изображенной на рис. 2.1 – 2.10, определить следующее:
- Силу тока во всех ветвях цепи и напряжения на отдельных участках.
- Показания всех измерительных приборов, изображенных на схеме.
Таблица 2 Варианты задачи
| Вар. № | Рис. № | U, В | R1 | R2 | R3 | L1 | L2 | L3 | C1 | C2 | C3 |
| Ом | мГн | мкФ | |||||||||
| 2.1 | - | - | - | - | |||||||
| 2.2 | - | - | - | ||||||||
| 2.3 | - | - | - | - | |||||||
| 2.4 | - | - | - | - | |||||||
| 2.5 | - | - | - | - | |||||||
| 2.6 | - | - | - | - | |||||||
| 2.7 | - | - | - | - | |||||||
| 2.8 | - | - | - | - | |||||||
| 2.9 | - | - | - | ||||||||
| 2.10 | - | - | - | - | |||||||
| 2.2 | - | - | - | ||||||||
| 2.1 | - | - | - | - | |||||||
| 2.4 | - | - | - | - | |||||||
| 2.3 | - | - | - | - | |||||||
| 2.6 | - | - | - | - | |||||||
| 2.5 | - | - | - | - | |||||||
| 2.8 | - | - | - | - | |||||||
| 2.7 | - | - | - | - |
Продолжение таблицы 2
| 2.10 | - | - | - | - | |||||||
| 2.9 | - | - | - | ||||||||
| 2.10 | - | - | - | - | |||||||
| 2.9 | - | - | - | ||||||||
| 2.8 | - | - | - | - | |||||||
| 2.7 | - | - | - | - | |||||||
| 2.6 | - | - | - | - | |||||||
| 2.5 | - | - | - | - | |||||||
| 2.4 | - | - | - | - | |||||||
| 2.3 | - | - | - | - | |||||||
| 2.2 | - | - | - | ||||||||
| 2.1 | - | - | - | - | |||||||
| 2.9 | - | - | - | ||||||||
| 2.10 | - | - | - | - | |||||||
| 2.7 | - | - | - | - | |||||||
| 2.8 | - | - | - | - | |||||||
| 2.6 | - | - | - | - | |||||||
| 2.5 | - | - | - | - | |||||||
| 2.3 | - | - | - | - | |||||||
| 2.4 | - | - | - | - | |||||||
| 2.1 | - | - | - | - | |||||||
| 2.2 | - | - | - |
Рис. 2.1
Рис. 2.2
Рис. 2.3
Рис. 2.4
Рис. 2.5
Рис. 2.6
Рис. 2.7
Рис. 2.8
Рис. 2.9
Рис. 2.10
Пример выполнения задачи 2 по расчету электрической цепи переменного тока со смешанным включением элементов
Рис. 2.11
На рисунке 2.11 изображена схема электрической цепи, параметры которой следующие:
U=220 В, f=50 Гц, R1=78 Ом, R2=43 Ом, R3=61 Ом,
L1=180 мГн, С2=40 мкФ, С3=58 мкФ.
Определить силу тока во всех ветвях цепи, напряжения на отдельных участках и показания измерительных приборов, изображенных на схеме.
Решение:
Определяем круговую частоту переменного тока
.
Рассчитываем сопротивления реактивных элементов цепи


.
Рассчитываем реактивные сопротивления участков цепи

Определяем полное сопротивление каждого участка

Определяем активную проводимость второго и третьего участка

Рассчитываем эквивалентную активную проводимость второго и третьего участка

Определяем реактивную проводимость второго и третьего участка

Рассчитываем эквивалентную реактивную проводимость второго и третьего участка

Определяем полную эквивалентную проводимость второго и третьего участка
.
Находим полное эквивалентное сопротивление участка 2-3 и разлагаем его на активную и реактивную составляющие

На основании результатов расчетов можно выполнить эквивалентное преобразование исходной цепи. При этом необходимо учесть, что участок 1 имеет индуктивный характер нагрузки, а участок 2-3, как следует из расчета – емкостной.
В результате преобразования получается цепь с последовательным соединением всех элементов. Схема цепи изображена на рис. 2.12 .
Рис. 2.12
Рассчитываем активное и реактивное сопротивление всей цепи

Определяем полное сопротивление всей цепи
.
Находим силу тока в неразветвленной части цепи (ток, текущий через первый участок)

Используя закон Ома для участка цепи, рассчитываем напряжение на участке 1

Аналогично рассчитываем напряжение на участке 2-3

Определяем силу тока второго и третьего участка

Находим показания вольтметра
.
Находим показания ваттметра
.