当前位置:
文档之家› 模拟电子技术高等教育出版社,第三章习题答案
模拟电子技术高等教育出版社,第三章习题答案
,
,
负载为容性,故
各负载的无功功率为
,
,
根据有功功率守恒和无功功率守恒,得:
,
总电流即电源电流为
3.22一额定容量为10kAV,额定电压为220V,额定频率为50HZ的交流电源,如向功率为8kW、功率因数数为0.6的感性负载供电,电源电流是否超过额定电流值?如要将功率因数提高到0.95,需并联多大的电容?并联电容后,电源电流是多少?还可以接多少只220V,40W的灯泡?
解:由于 ,故谐振频率为
品质因数
谐振时,等效电导为
等效阻抗为
3.25题3.25图电路中, ,电源电压为110V,频率为50HZ, 与 同相。求:(1)各支路电流及电路的平均功率,画出相量图。(2)电容的容量C。
解:由于Z的阻抗角为45°,故 滞后 45°,各支路电流及电压的相量图如图所示。
(1) ,
解:由电桥平衡条件公式得
由复数运算规则得
,即
3.17题3.17图所示电路中, , ,用叠加定理求 。
解: 单独作用时
单独作用时,由分流公式得
3.18题3.18图所示电路中,IS=10A,ω=5000rad/s,R1=R2=10Ω,C=10μF,μ=0.5,求电阻R2中的电流I。
解:设 ,则
对右边一个网孔,有
总功率:
功率因数:
3.40证明:如果电压相等,输送功率相等,距离相等,线路功率损耗相等,则三相输电线(设负载对称)的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。
证明:设电压为U,输送功率为P,负载的功率因数为cosφ,距离为l,铜的电阻率为ρ,三相输电线的截面为S,单相输电线的截面为S′,则三相输电线中的电流
,
3.33对称三角形连接的三相负载Z=20+j34.6Ω,接到线电压为380V的三相电源上,设 ,求各相电流和线电流(用相量表示)。
解:
各相电流为
,
各线电流为
,
3.34两组三相对称负载,Z1=10Ω,星形连接,Z2=10+j17.3Ω,三角形连接,接到相电压为220V的三相电源上,求各负载电流和线电流。
,
3.9在题3.9图所示的电路中,已知R1=R2=10Ω,L=31.8mH,C=318μF,f=50HZ,U=10V,求各支路电流、总电流及电容电压。
解:XL=ωL=314×31.8×10-3=10Ω,
电路的总阻抗
Z=(R1+jXL)||(R2-jXC)
=
设 ,则
,
3.10阻抗Z1=1+jΩ,Z2=3-jΩ并联后与Z3=1-j0.5Ω串联。求整个电路的等效阻抗和等效导纳。若接在 的电源上,求各支路电流,并画出相量图。
,
线路功率损耗
单相输电线中的电流: ,线路功率损耗为
现要求功率损耗相等,即:
,
由此得
三相输电线的用铜量为3Sl,单相输电线的用铜量为 ,即三相输电线的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。
(3)Z1、Z2中电流反相时,总电流最小,现Z1为电感,则Z2为容抗为XC的电容时,A0读数最小,最小电流是1A,且满足3XL=4XC,因此
3.8在题3.8图所示的电路中,I1=5A,I2=5 A,U=220V,R=XL,求XC、XL、R和I。
解:由于R=XL,故 滞后 ,各电压电流的相量图如图所示。由于I1=I2sin45º,所以I1、I2和I构成直角三角形。 与 同相,且I=I1=5A。
解:8Ω负载折合至一次侧后的阻抗为8n2Ω,根据最大功率传输原理,当其等于50Ω时,负载得到最大功率,即有8n2=50,故
3.32对称星形连接的三相负载Z=6+j8Ω,接到线电压为380V的三相电源上,设 ,求各相电流、相电压(用相量表示)。
解:线电压为380V,相电压为220V,各相电压为:
各相电流为
解:等效阻抗
等效导纳
接上电源后
电压、电流相量图如图所示。
3.11在题3.11图所示的移相电路中,若C=0.318μF,输入电压为 ,欲使输出电压超前输入电压 ,求R的值并求出 。
解:
由分压公式得
欲使 超前 ,复数R-j10000的辐角应为-30°,即
3.12已知阻抗Z1=2+j3Ω和Z2=4+j5Ω相串联,求等效串联组合电路和等效并联组合电路,确定各元件的值。设ω=10rad/s。
解:电源额定电流为 ,负载电流为 ,超过电源额定电流。
将负载的功率因数从0.6提高到0.95,需并联的电容容量为
并联电容后,电源电流为
设并联电容后还可接入n只40W灯泡,接入n只灯泡后的功率因数角为 ,则
有功功率8000+40n≤104cos
无功功率8000sin(arccos0.95)=104sin
解得 =14.5°,n≤42.07
故还可接42只灯泡。
3.23有一RLC串联电路,与10V、50HZ的正弦交流电源相连接。已知R=5Ω,L=0.2H,电容C可调。今调节电容,使电路产生谐振。求(1)产生谐振时的电容值。(2)电路的品质因数。(3)谐振时的电容电压。
解:(1)由
(2)
(3)
3.24一个电感为0.25mH,电阻为13.7Ω的线圈与85pF的电容并联,求该并联电路的谐振频率、品质因数及谐振时的阻抗。
,
(2)由 得:
3.26写出题3.26图所示电路两端的伏安关系式。
解:(a)图中, 与 为非关联参考方向,故线圈1的自感电压取负号,又 、 均从同名端流出,故两线圈中互感电压与自感电压符号相同。
,
(b)图中 与 为非关联参考方向,故线圈2中的自感电压取负号,又 、 均从同名端流入,故两线圈中互感电压与自感电压符号相同。
, ,
,
3.14用电源等效变换的方法求题3.14图所示电路中的 ,已知 。
解:等效电路如图所示
3.15求题3.15图所示电路的戴维宁等效电路和诺顿等效电路。
解:(a)由弥尔曼定理可得
(b)ab端开路时, ,故
用短路电流法求等效阻抗,电路如图所示,对大回路有:
,
, ,
3.16求题3.16图所示电桥的平衡条件。
3.29题3.29图所示电路中,R1=R2=10Ω,ωL1=30Ω,ωL2=ωM=20Ω, ,求输出电压 和R2的功率P2。
解: ,
,
3.30题3.30图所示电路中,理想变压器的变比为10:1,uS=10sinωt,求u2。
解:各电流、电压如图所示,其关系如下:
, , ,
由此解得
3.31题3.31图所示电路中,如要使8Ω的负载电阻获得最大功率,理想变压器的变比应为多少?
解:Z=Z1+Z2=6+j8Ω,等效串联组合电路参数为
R=6Ω,X=8Ω
电抗元件为电感,
等效并联组合电路参数
,
,
电抗元件为电感,
3.13在题3.13图所示电路中,U=20V,I1=I2=2A,u与i同相,求I、R、XC和XL。
解: 与 相位相差90°,故 ,由I1=I2得, 超前 45°,由于 与 同相,而 垂直 ,所以 垂直 ,又 = + ,所以 、 、 构成直角三角形,相量图如图所示。
解:元件的阻抗为
元件是电感, ,
3.5有一10μF的电容,其端电压为 ,求流过电容的电流i无功功率Q和平均储能WC,画出电压、电流的相量图。
解: ,
电流超前电压90°,相量图如右图所示。
QC=-UI=-220×0.69=-152Var
3.6一线圈接在120V的直流电源上,流过的电流为20A,若接在220V,50HZ的交流电源上,流过的电流为22A,求线圈的电阻R和电感L。
解:由题意知,负载是星形联结,设
(1) ,
(2)由于电容、电感不消耗功率,故三相平均功率等于电阻的功率,即
3.38功率为3kW,功率因数为0.8(感性)的三相对称负载,三角形连接在线电压为380V的电源上,求线电流和相电流。
解:由 得
3.39求题3.34电路的总功率和功率因数。
解:由3.34题知, 时, ,即阻抗角为 ,线电流为47.9A,因此
3.19题3.19图所示电路中,U=120V,求(1)各支路电流及总电流;(2)电路的平均功率、无功功率、视在功率和功率因数。
解:设 ,则
(பைடு நூலகம்) ,
,
电流超前电压36.9º,电路呈容性。
(2)
3.20题3.20图所示电路中, , ,C=20μF,求总电路和二端电路N的有功功率、无功功率和功率因素。
解: , ,
,由此得各电压的相量图。从图中可看出,只要 ,则 ,即V相负载电压大于W相负载电压,因此,较亮的是V相,较暗的是W相。
3.36题3.36所示电路中,三相对称电源相电压为220V,白炽灯的额定功率为60W,日光灯的额定功率为40W,功率因数为0.5,日光灯和白炽灯的额定电压均为220V,设 ,求各线电流和中线电流。
解:为简便计,设中线上压降可忽略,这样,各相负载电压仍对称,故三个灯炮中的电流相等,均为 ,因此
, ;
W相灯泡电流
,
日光灯中电流
,
由于是感性负载,电流滞后W相电压 ,即
W相线电流
中线电流
3.37阻抗均为10Ω的电阻、电容、电感,分别接在三相对称电源的U相、V相和W相中,电源相电压为220V,求(1)各相电流和中线电流;(2)三相平均功率。
,
3.27求题3.27图所示电路的等效阻抗。已知R1=18Ω, ,ωL2=10Ω,ωM=6Ω。
解:各支路电压、电流如图所示,由于 和 一个从同名端流出,一个从同名端流入,故两线圈中互感电压与自感电压符号相反
,
又:
代入数据可解得
电路的等效阻抗
3.28求题3.28图所示电路的等效阻抗Zab。
解: ,
反映阻抗