如图所示电路,已知直流源Is=4A,正弦电压源us,求有效值及有功功率

具体题目如图,求过程

解:电路有两个电源激励,可以使用叠加定理。

1、电流源单独作用时,电压源短路。同时由于电流源为直流,所以电感、互感短路,电容开路。

所以:i'=I0=-Is×(1∥3)/3=-Is×1/(1+3)=-Is/4=-1(A)。

2、电压源单独激励时,电流源开路。电压源为正弦量,可采用相量解法;同时,根据电流的正方向,将电路解耦。

其中,ω=1rad/s,jωL1=j5Ω,jωL2=j2Ω,1/(jωC)=-j1Ω。电压源为余弦形式,采用余弦相量。Us(相量)=10∠30°V。jωM=j1(Ω)。

KCL得到电容电流为:I1(相量)-I2(相量),方向向下。

根据KVL,列出回路电压方程:

jI1(相量)-j1×[I1(相量)-I2(相量)]=(1+j2)×I2(相量);

(3+j5)×I1(相量)-j1×[I1(相量)-I2(相量)]=jI2(相量)+Us(相量)。

解得:I1(相量)=10∠30°/(3+j4)=10∠30°/5∠53.13°=2∠-23.13°(A)。I2(相量)=0。

即i"=2√2cos(t-23.13°)  (A)。

3、叠加:i=i'+i"=-1+2√2cos(t-23.13°)  (A)。

(1)电流i由直流分量:I0=-1A和基波电流:I1=2A组成,所以:I=√(I0²+I1²)=√(1+4)=√5(A)。

(2)直流源发出的功率:P0=Is²×(1∥3)=4²×1/4=1(W)。

交流源的输出电流即:I1(相量)=2∠-23.13°A,电压Us(相量)=10∠30°V,φu=30°,φi=-23.13°,φ=φu-φi=30°-(23.13°)=53.13°,cosφ=cos53.13°=0.6。

交流电压源发出功率:P1=Us×I1×cosφ=10×2×0.6=12(W)。

所以电源总共发出的功率为:P发=P0+P1=1+12=13(W);根据功率平衡,电路消耗的功率:P耗=P发=13W。

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第1个回答  2019-09-04
因为直流电与交流电不会产生有功功率,所以这题可以用叠加原理,分别计算电流、电压、功率,然后再相加。电流总有效值=(直流电流值的平方+交流电流有效值的平方)再开方, 电压有效值一样。
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