《正弦稳态电路计算及其仿真》由会员分享,可在线阅读,更多相关《正弦稳态电路计算及其仿真(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除例一:电路如图所示已知:R=15,L=0.3mH, C=0.2uF, sin。求、。解:由题目可知V电感的阻抗为:电容的阻抗为:总阻抗为:总电流为:A电感电压为:V电容电压为:V电阻电压为:V相量图为: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rad/s 。解:电路中的感抗为:容抗为:所以电路的等效阻抗为:通过仿真验证计算结果: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:输入端口a的输入电流为: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:
2、已知如图(a)所示电路中,V ,V,V ,Hz ,求:电感线圈的电阻和电感。 (a) (b)解: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:cos=所以:因为A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)通过仿真验证计算结果: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。解:方法一:用节点电压法分析,节点为参考节点。列节点电压方程对于节点有:补充方程:解得:所以:方法二:用网孔电流法求解,设网孔电流如图示:网孔:网孔:补充方程: 解得: 方法三:用戴维宁
3、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)求得通过仿真验证计算结果:方法一、方法二设,所以有以下电路图:的大小: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。解:支路的阻抗为:支路的阻抗为:支路1电流的大小为:A支路2电流的大小为:A电路的总电流为:A支路1的有功功率为:W无功功率为:支路2的有功功率为: W无功功率为:总功率 W或:无功功率:或通
4、过仿真验证计算结果:设频率为50Hz,得到如下电路支路1电流:支路2电流:总电流为:支路1的有功功率为: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?解:因为:P=40W UR=110(V) =314rad/s所以有:A因为:所以有:VH这时电路的功率因数为:【精品文档】第 页通过仿真验证计算结果:电路图如下所示:的大小:的大小:电感电压的大小:此时电阻(日光灯)
5、吸收的功率:仿真结果与计算结果基本一致。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?解:因为cos cos所以有:所以并联电容为:C(tantan) (tan53.13-tan25.84)=557F未并联电容时,电路中的电流为:A并联电容后,电路中的电流为:A通过仿真验证计算结果:因为所以有: 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
6、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。解: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:所以有:(2) 计算复功率设则通过仿真验证计算结果: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 为多大时能与内阻抗最佳匹配,并求匹配功率。 (a) (b)解:(1)电源内阻抗 电路中的电流 :A负载电阻消耗的功率:W(2) 当电流为:A负载电阻消耗的最大功率:W(3)并联电容后的电路如图(b)所示,导纳为 令解得:电流为:A匹配功率为:W通过仿真验证计算结果:(1) 电路图:电路中的电流为:的功率为:(2)电路中的电流为的功率为:(3) 电路图为:电路的电流为:匹配功率为:仿真结果与计算结果基本一致。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?解:因为所以:因此当时,取最大值,所以:AW通过仿真验证计算结果:仿真电路图:电流大小:最大功率为:仿真与计算结果基本一致。