理论教育 用相量法分析正弦稳态电路

用相量法分析正弦稳态电路

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:电路的基本分析方法和电路定理在KVL、KCL 相量式,以及R、L、C的VCR 关系相量式对应下,全部可以推广应用于正弦稳态电路的相量法分析中。由如图4-26 所示的正弦稳态电路时域图,分别列写相量法求解电路正弦相量时对应的网孔电流法相量方程式和结点电压法相量方程式。图4-29例4-8 电路相量模型图4-30例4-8 电路等效变换的相量模型根据图4-30 可得如图4-31 所示的正弦稳态电路的相量模型,要求应用叠加定理计算电流相量。

用相量法分析正弦稳态电路

电路的基本分析方法和电路定理在KVL、KCL 相量式,以及R、L、C的VCR 关系相量式对应下,全部可以推广应用于正弦稳态电路的相量法分析中。

【例4-7】 由如图4-26 所示的正弦稳态电路时域图,分别列写相量法求解电路正弦相量时对应的网孔电流法相量方程式和结点电压法相量方程式。

解:①列写网孔电流法相量方程式。

根据图4-26 所示的正弦稳态电路时域图,画出对应的应用网孔电流法分析求解的电路相量模型,如图4-27 所示,电路4 个网孔电流的设定和流向标注于图中。

图4-26 例4-7 电路时域图

图4-27 例4-7 电路网孔电流法的相量模型

根据图4-27 可直接列写出该电路的网孔电流法相量方程式。

网孔1的电流相量方程式为

网孔2的电流相量方程式为

网孔3的电流相量方程式为

网孔4的电流相量方程式为

注意:

根据上述4 个有关网孔电流的相量方程式,建立方程组,可以求解得到该电路的4 个网孔电流相量。若要进一步求解电路中各个支路的电流相量,只需要进行电流相量参考方向的设定与标注,然后根据各个支路电流相量参考方向与相关联的网孔电流相量方向的对应关系,列出代数式求解即可。

②列写结点电压法相量方程式。

根据图4-26 所示的正弦稳态电路时域图,画出对应的应用结点电压法的相量模型,如图4-28 所示,独立结点①、②、③及其结点电压相量标注于图上,结点④为参考结点。

图4-28 例4-7 电路结点电压法的相量模型

根据图4-28 可直接列写出该电路的结点电压法相量方程式。

结点①结点电压相量方程式为

结点②结点电压相量方程式为

结点③结点电压相量方程式为(www.daowen.com)

注意:

根据上述3 个有关结点电压的相量方程式,建立方程组,可以求解得到该电路的3 个独立结点电压相量。若要进一步求解电路中各个支路的电流相量,只需要进行电流相量参考方向的设定与标注,然后根据各个支路电流相量与相关联的结点电压对应关系,列出代数式求解即可。

【例4-8】 如图4-29 所示的正弦稳态电路的相量模型,要求应用实际电源两种模型等效变换的方法求解电路负载阻抗支路的电流相量

已知:,Z1=Z2=-j30 Ω,Z3=30 Ω,ZL=45 Ω。

解:根据图4-29,先把并联结构的阻抗Z1、Z3等效为一个阻抗Z,然后将电流源与等效阻抗Z 并联的结构等效变换为一个电压源与阻抗串联的结构,原电路结构等效简化为单一回路,如图4-30 所示。

图4-29 例4-8 电路相量模型

图4-30 例4-8 电路等效变换的相量模型

根据图4-30 可得

【例4-9】 如图4-31 所示的正弦稳态电路的相量模型,要求应用叠加定理计算电流相量

已知:

解:①分电路一:电流源单独作用,电压源置0——短路处理。对应电路如图4-32所示。

根据图4-32,应用分流公式,可得

图4-31 例4-9 电路相量模型

图4-32 例4-9 叠加定理应用分电路一的相量模型

(2)分电路二:电压源单独作用,电流源置0——开路处理。对应电路如图4-33 所示。

根据图4-33,对电路单一的闭合回路应用KVL 定理,可得

图4-33 例4-9 叠加定理应分电路二的相量模型图

所以

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