大学电路 非正弦周期电流电路

如图,感觉答案好像跳了很多步骤,有没有大佬能帮忙把步骤补全?比如阻抗角是怎么算出来的?

详细步骤请看图,另外参考答案的u(t)表达式有误,我已在手写答案中作出更正。解题要点:三次谐波单独作用时,L2和C的并联阻抗是无穷大,相当于断路。

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第1个回答  2019-08-24

解:电压源可以看做三个电源u's(t)=10V、u"(t)=50√2cos(ωt)和us'"(t)=30√2cos(3ωt+30°)叠加作用,所以可以使用叠加定理来计算。

1、直流分量作用时,电感短路、电容开路,等效电路如下:

I0=i'(t)=us'(t)/R=10/10=1(A)。U0=u'(t)=0。

2、基波作用时,等效电路如下(采用余弦相量):

‍U1s(相量)=50∠0°V,Z1=R+jXL1=10+j30(Ω),Z2=jXL2∥(-jXc)=j10∥(-j90)=j11.25(Ω)。

I1(相量)=U1s(相量)/(Z1+Z2)=50∠0°/(10+j30+j11.25)=50∠0°/42.4448∠76.37°=1.178∠-76.37°‍(A),即:i"(t)=1.178√2cos(ωt-76.37°)  (A)。

U1(相量)=I1(相量)×Z2=1.178∠-76.37°×j11.25=13.253∠13.63°(V)。

u"(t)=13.253√2cos(ωt+13.63°)  (V)。

(3)三次谐波作用时,L1的电抗为XL1=3ωL1=90Ω,L2的电抗为XL2=3ωL2=30Ω,电容的容抗为Xc=(1/ωC)/3=30Ω,等效电路如下:

Us2(相量)=30∠30°。Z1=R+jXL1=10+j90(Ω),Z2=jXL2∥(-jXc)=j30∥(-j30)=∞,Z2相当于开路。

所以:I2(相量)=0,U2(相量)=Us2(相量)=30∠30°。

即:i'"(t)=0,u'"(t)=30√2cos(3ωt+30°)。

4、叠加定理:

i(t)=i'(t)+i"(t)+i'"(t)=1+1.178√2cos(ωt-76.37°)+0=1+1.178√2cos(ωt-76.37°)(A)。

u(t)=u'(t)+u"(t)+u'"(t)=0+13.253√2cos(ωt+13.63°)+30√2cos(3ωt+30°)=13.253√2cos(ωt+13.63°)+30√2cos(3ωt+30°)(V)。

回路电流有效值为:I=√(I0²+I1²+I2²)=√(1²+1.178²)=1.545(A)。

因为电压源发出的有功功率全部被电阻所消耗,所以:P=I²R=1.545²×10=23.87(W)。

————注意:原答案中u(t)表达式中,基波作用时的初相角漏写了。

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