Консультация № 198505
10.05.2020, 04:52
0.00 руб.
0 5 1
Здравствуйте, прошу помощи в решении задачи, фазовый сдвиг смогу сама найти, а вот как изменяются мощности, ток и сопротивление, при подключении катушек в одну цепь, не могу разобраться: К источнику переменного тока поочередно подключают две катушки индуктивности. Для одной катушки полная и активная мощности S = 1000 В × А и P = 320 Вт, действующее значение тока I = 4 А. Для второй катушки S’ = 250 В × А, P = 150 Вт и I’ = 1 А. Эти катушки соединили последовательно и подключили к тому же источнику. Определить действующее значение приложенного напряжения и тока в цепи, полную, активную и реактивную мощности, построить треугольник сопротивлений. Для каждой из трех указанных цепей определить фазовый сдвиг между соответствующим значением напряжения и тока и коэффициенты мощности.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
11.05.2020, 16:05
общий
Адресаты:
Очередь дошла до Вашей задачи.
Вероятно, Вы уже решили её самостоятельно за 1,5 суток ?
давно
Посетитель
402034
5
11.05.2020, 16:16
общий
Цитата: Алексеев Владимир Николаевич
увы, но не знаю как ее решить
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
11.05.2020, 17:38
общий
Адресаты:
Завтра постараюсь решить. У нас уже полночь на ДальВостоке.
давно
Посетитель
402034
5
11.05.2020, 18:25
общий
Адресаты:
буду вам очень благодарна
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
12.05.2020, 12:46
общий
это ответ
Здравствуйте, Vika1996!
Условие : Полная мощность катушки N1 : S1 = 1000 В·А, её активная мощность P1 = 320 Вт,
Действующее значение тока I1 = 4 А.
Полная мощность катушки N2 : S2 = 250 В·А, активная мощность P2 = 150 Вт, I2 = 1 А.
Вычислить U, Is, Ss, Ps, Qs соединённых катушек, фазовые сдвиги и коэффициенты мощности.

Решение: Полное сопротивление первой катушки Z1[$8594$] = R1 + j·X1
Здесь R1 - активное сопротивление катушки1, X1 - реактивное (точнее : индуктивное) сопротивление этой же катушки,
j = [$8730$](-1) мнимая единица.

При действующем значении тока I полная мощность на катушке вычисляется как
S[$8594$] = I2·Z[$8594$] (не путать с Амплитудным значением тока, где S[$8594$] = Im2·Z / 2 ),
Модуль полной мощности S = I2·|Z| = I2·[$8730$](R12 + X12)
а активная мощности P = Re(S) = Re(I2·Z) = I2·R1

Из последнего уравнения получаем R1 = P1 / I12 = 320 / 42 = 20 Ом.
Подставляем это значение в первое уравнение:
S12 / I14 = R12 + X12
откуда X1 = [$8730$](S12 / I14 - R12) = 59,2 Ом
Полное сопротивление (импеданс) первой катушки Z1 = R1 + j·X1 = 20 + 59j Ом.
Напряжение источника U1[$8594$] = I1·Z1 = 80 + 237j Вольт.
Его модуль U1m = |U1| = [$8730$][Re(U1)2 + Im(U1)2] = [$8730$](802 + 2372) = 250 В.

Аналогично для 2й катушки: P2 = Re(S2) = Re(I2·Z2) = I2·R2
R2 = P2 / I22 = 150 / 12 = 150 Ом.
X2 = [$8730$](S22 / I24 - R22) = 200 Ом
Z2[$8594$] = R2 + j·X2 = 150 + 200j Ом

Напряжение источника мы уже получили и фраза Условия "подключили к тому же источнику" означает неизменность параметров источника. Однако, в последнее время всё чаще приходится решать задачи с некорректными условиями, приводящими к конфликтам с экзаменующими программами. Вот и в Вашей текущей задаче проверка напряжения источника
U2[$8594$] = I2·Z2 = 150 + 200j показывает, что модуль U2m = |U2| = 250 Вольт совпадает с ранее-вычисленным модулем U1m, однако, начальная фаза [$966$]1 = arctg[Im(U1)/Re(U1)] = 71° , НЕ совпала с начальной фазой [$966$]2 = arctg[Im(U2)/Re(U2)] = 53° .

Это значит, что если токи I1 и I2 условия имели начальную фазу = 0, тогда уловие "подключили к тому же источнику" НЕ выполнимо для решения с привязкой к абсолютной начальной фазе Источника. Для продолжения решения придётся предположить, будто автор задачи игнорирует абсолютную начальную фазу. Нам придётся "идти на поводу" и тоже игнорировать начальную фазу. Для этого устраним фазовый конфликт обнулением начальной фазы Источника напряжения.
Задаём напряжение Источника U = 250 В (без фазы) и будем вычислять т-ко относительные фазовые сдвиги. Переходим к соединению катушек.

Общее сопротивление 2х катушек : Zs[$8594$] = Z1[$8594$] + Z2[$8594$] = 170 + 259j Ом
Ток ч-з 2 катушки: Is = U / Zs = 0,44 - 0,67j А
Модуль тока Im = |Is| = 0,81 А.

Полная мощность, потребляемая приёмником, равна произведению его комплекс-сопротивления на квадрат модуля тока:
Ss[$8594$] = Im2·Zs = 111 + 169j ВА
Её модуль Sm = |Ss| = 202 ВА.
Активная мощность Ps = Re(Ss) = 111 Вт.
Реактивная мощность Qs = Im(Ss) = 169 ВАР.
Коффициент мощности CosFi = Ps / Sm = 0,55 , [$966$]s = arccos(CosFi) = 57°

Вычисления мне пришлось делать в бесплатном приложении ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad . Маткад работает быстро и избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Ответ : действующее значение приложенного напряжения = 250 В, тока в цепи с 2мя катушками = 0,81А.
Мощности полная = 202 ВА, активная 111 Вт, реактивная 169 ВАР.
Треугольник сопротивлений см на Маткад-скриншоте (прилагаю).
Коэффициенты мощности (Косинусы Фи) для Катушки1, Катушки2 и 2х катушек равны 0,32, 0,6 и 0,55 соответственно.
Фазовые сдвиги м-ду значениями напряжения и тока (АркКосинусы Фи): 71, 53 и 57 градусов.

Учебно-методическую статью по теме Вашего Вопроса см на странице "Коэффициент мощности (косинус фи)" Ссылка2
Форма ответа