用戴维南定理 叠加定理和节点电压法。

职业培训 培训职业 2025-01-03
以下电流、电压物理量,除非特别说明,都表示相量。=2,因此XL=L=20.5=1,Xc1=Xc2=Xc3=Xc=1/(C)=1/(20.5)=1()。因此,相量电路图如下:设节点电压分别为U1、U2,则根据KCL得到方程:(U1-Us)/(-jXc1)+(U1-U2)/(jXL)+U1/(-jXc2)=0;(U1-U2)/(jXL)=U2/(-jX

以下电流、电压物理量,除非特别说明,都表示相量。

ω=2,因此XL=ωL=2×0.5=1Ω,Xc1=Xc2=Xc3=Xc=1/(ωC)=1/(2×0.5)=1(Ω)。

因此,相量电路图如下:

设节点电压分别为U1、U2,则根据KCL得到方程:

(U1-Us)/(-jXc1)+(U1-U2)/(jXL)+U1/(-jXc2)=0;

(U1-U2)/(jXL)=U2/(-jXc3)+Is。

即:(U1-10.39∠-30°)/(-j1)+(U1-U2)/(j1)+U1/(-j1)=0;

(U1-U2)/(j1)=U2/(-j1)+3∠60°。

化简:U1+U2=10.39∠-30°,U1=3∠150°。

解方程组,得到:U1=3∠150°=-2.598+j1.5 V,U2=11.596-j6.695 V。

因此:IL=(U1-U2)/(j1)=(-14.194+j8.195)/j=8.195+j14.194=16.39∠60°(A)。

戴维南定理,断开电感L,电路图如下:

Uad=Us×(-jXc2)/(-jXc1-jXc2)=10.39∠-30°×(-j)/(-j-j)=5.195∠-30°=4.499-j2.598(V)。

Ubd=-Is×(-jXc3)=-3∠60°×(-j)=3∠150°=3×(-0.866+j0.5)=-2.598+j1.5(V)。

因此:Uoc=Uab=Uad-Ubd=7.097-j4.098(V)。

再将电压源短路、电流源开路,得到等效阻抗为:

Zeq=(-j)∥(-j)+(-j)=-j1.5(Ω)。

因此:IL=Uoc/(Zeq+jXL)=(7.097-j4.098)/(-j1.5+j)=8.196+j14.194=16.39∠60°(A)。

叠加定理:

左图,电流源单独作用时:

10Ω电阻和电流源串联,根据电源等效变换原则,电阻可以省略。

从左向右进行阻抗变换,除C3外,电路总阻抗为:Z=(-j)∥(-j)+j=-j0.5+j=j0.5(Ω)。

这个总阻抗流过的电流即IL',根据KCL,C3流过的电流为(IL'-Is),方向从上向下,则C3两端电压为(IL'-Is)×(-j1)。因为Z与C3并联,根据KVL有:

(IL'-Is)×(-j1)+IL'×Z=0,(IL'-3∠60°)×(-j)+IL'×j0.5=0。

解得:IL'=6∠60°(A)=3+j5.196(A)。

右图,电压源单独作用时:

从右边进行阻抗折算:L、C3串联,Z1=j-j=0(Ω)相当于电路短路(即发生谐振)。因此,C2也被短接,电路的总阻抗为:Z=-jXc2=-j(Ω)。

因此电源输出电流为:I=Us/Z=10.39∠-30°/(-j)=10.39∠60°)。

由于Z1的短接致使C2两端电压为零,因此C2中没有电流流过,所以电源电流全部流过Z1支路,即电感L流过的电流即电源电流:IL"=I=10.39∠60°(A)。

根据叠加定理,所以:IL=IL'+IL"=6∠60°+10.39∠60°=16.39∠60°(A)。

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