4 Zastosowania metody symbolicznej

background image

Zastosowania metody symbolicznej

background image

Przykład 1.

( )

e t

L

1

R

2

R

3

R

C

( )

i t

( )

6

0

0

1

2

3

rad

12 2 cos

V,

10

,

s

400Ω,

1kΩ,

500 Ω,

1mH,

2 nF.

e t

t

R

R

R

L

C

ω

ω

=

=

=

=

=

=

=

Wyznaczyć prąd (w stanie ustalonym)

( )

i t

Wyznaczyć prąd (w stanie ustalonym)

( )

i t

( )

( )

0

0

π

12 2 cos

12 2 sin

2

e t

t

t

ω

ω

=

=

+

π

j

2

12e

j12

E

=

=

background image

E

L

1

R

2

R

3

R

C

I

Symboliczny schemat zastępczy:

Z

E

I

Z

=

gdzie

1

0

1

j

1

1

1

Z

R

L

R

R

ω

=

+

+

+

+

2

3

0

1

j

R

R

C

ω

+

Po podstawieniu danych liczbowych

(

)

3

3

1

1

400

j1000

0, 4

j

10

0,8

j0,8 10

1

1

2

1

1000

500

j500

1

j

Z

=

+

+

=

+ +

=

+

+

+

(

)

π

j

3

3

3

4

j12

10

7,5

j7,5 10

7,5 2 10 e

0,8

j0,8

I

=

=

+

=

+

( )

(

)

(

)

(

)

3

3

0

0

π

π

4

4

7,5 2 10

2 sin

15 10 sin

V.

i t

t

t

ω

ω

=

+

= ⋅

+

background image

Przykład 2.

( )

z

i t

1

R

2

R

3

R

C

L

( )

u t

( )

(

)

3

4

z

0

0

1

2

3

π
4

rad

2 10 sin

A,

10

,

s

1kΩ,

2 kΩ,

2 kΩ,

0, 2 H,

50 nF.

i t

t

R

R

R

L

C

ω

ω

= ⋅

=

=

=

=

=

=

Wyznaczyć napięcie (w stanie ustalonym)

( )

u t

( )

( )

(

)

3

z

0

π
4

2 10 sin

i t

t

ω

= ⋅

π

3

3

j

4

z

2 10

2 10

π

π

e

cos

jsin

4

4

2

2

I

=

=

=

( )

3

3

2 10

2

2

j

1

j 10

2

2

2

=

= − ⋅

background image

Z

I

1

R

2

R

3

R

C

L

U

Symboliczny schemat zastępczy:

z

,

I

U

Y

=

Y

1

2

1

1

gdzie

1

1

1

1

j

Y

R

R

C

ω

=

+

+

+

+

1

2

0

3

0

1

1

j

j

R

R

C

R

L

ω

ω

+

+

+

Po podstawieniu danych liczbowych

(

)

3

j1,326

0,5

j0,3 10 ,

0,5882

j2,353

2, 425e

,

Y

U

=

+

=

=

( )

(

)

0

2, 425 2 sin

1,326 V.

u t

t

ω

=

background image

Przykład 3.

( )

i t

( )

2

e t

2

R

3

R

L

1

R

C

( )

1

e t

( )

( )

1

0

4

0

2

0

1

2

3

25 2 cos

V,

rad

10

,

s

5 2 sin

V,

1kΩ,

100 Ω,

100 Ω,

10 mH,

0,1µF.

e t

t

e t

t

R

R

R

L

C

ω

ω

ω

=

=

=

=

=

=

=

=

Wyznaczyć prąd (w stanie ustalonym)

( )

i t

( )

π

j

2

1

1

0

25 2 cos

25e

j 25

e t

t

E

ω

=

=

=

( )

j0

2

2

0

5 2 sin

5e

5

e t

t

E

ω

=

=

=

background image

I

2

E

2

R

3

R

L

1

R

C

1

E

1

I

2

I

2

U

1

U

U

1

2

.

,

1

0

I

I

I

− − + =

1

a

b

Symboliczny schemat zastępczy:

(

)

1

1

1

1

1

,

1

1

I

U

E

U

R

R

ω

ω

=

=

+

+

Prawa Kirchhoffa

Prawo Ohma

1

1

1

1

a.

0,

E

U

U

U

E

U

+

+ =

=

2

2

2

2

0

b.

,

U

U

E

U

E

U

− −

+

=

=

(

)

1

1

0

0

2

2

2

2

2

3

0

1

1

j

j

1

1

,

1

.

j

R

R

C

C

I

U

E

U

R

R

I

U

R

L

ω

ω

ω

+

+

=

=

=

+

(

)

(

)

1

2

2

3

0

1

0

1

1

1

0

1

j

j

E

U

E

U

U

R

R

L

R

C

ω

ω

+

=

+

+

background image

1

2

2

1

0

3

0

2

1

0

1

j

1

1

1

1

j

j

E

E

R

R

C

U

R

L

R

R

C

ω

ω

ω

+

+

=

+

+

+

+

Po podstawieniu danych liczbowych

1

4

0

2

1

2

3

j25 V,

rad

10

,

s

5 V,

1kΩ,

100Ω,

100Ω,

10 mH,

0,1µF.

E

E

R

R

R

L

C

ω

=

=

=

=

=

=

=

=

2

3

3

j25

5

1

10

10

j10

+

+

=

j25

50

1

j

+

2

1

j

= +

3

2

2

2

3

3

j10

1

1

1

1

10

j10

10

10

j10

U

=

+

+

+

+

1

j

1

10

10

1

j

1

j

=

=

+

+

+

37,5

j12,5

37,5

j12,5

2,015

j1,392

0,5

j0,5

5

j5+10

15,5

j4,5

+

+

=

=

=

+

+

+ −

(

)

3

3

0

1

2, 015

j1,392

17, 03

j3,119 10

j

100

j100

I

U

R

L

ω

+

=

=

=

+

+

3

j0,1811

17,32 10 e

=

( )

(

)

3

0

17,32 10

2 sin

0,1811 A.

i t

t

ω

=

1

j

1

j

2

1

j

1

j

= +

= −

+

background image

Przykład 4.

( )

e t

( )

z

i t

L

1

R

2

R

C

( )

i t

( )

(

)

( )

0

6

0

z

0

1

2

π
4

20sin

V,

rad

10

s

0,01 2 cos

A,

500Ω,

2, 2 kΩ,

0,8 mH,

1,5nF.

e t

t

i t

t

R

R

L

C

=

=

=

=

=

=

=

ω

ω

ω

Wyznaczyć prąd (w stanie ustalonym)

( )

i t

( )

(

)

( )

π

j

4

0

z

z

0

π

4

20

20sin

e

10

j10

2

0,01 2 cos

j0,01

e t

ω t

E

i t

ω t

I

=

=

= −

=

=

background image

Symboliczny schemat zastępczy:

E

z

I

L

1

R

2

R

C

I

1

I

U

1

U

1

z

1

z

1

0,

0,

I

I

I

I

I

I

E

U

U

− + −

=

= +

− + +

=

(

)

1

0

1

z

1

0

0

2

2

1

,

1

1

j

1

1

,

1

1

j

j

U

I

R

L

U

I

I

I

C

C

R

R

=

+

=

=

+

+

+

ω

ω

ω

Prawa Kirchhoffa

Prawo Ohma

(

)

1

1

(

)

z

0

3

3

j0,6365

2

0

1

0

2

1

j

15,03

j11,11 10

18,69 10 e

1

1

1

1

1

j

j

I

E

C

R

I

C

R

L

R

+

=

=

=

+

+

+

ω

ω

ω

( )

(

)

3

0

18,69 10

2 sin

0,6365 A.

i t

t

=

ω

(

)

z

0

1

0

2

1

1

0

1

1

1

j

j

E

I

I

I

C

R

L

R

− +

+

+

=

+

+

ω

ω

background image

Metoda napięć węzłowych

( )

i t

1

R

R

R

C

L

( )

i t

( )

u t

( )

( )

( )

z

0

0

1

2

3

1

1

2

2

rad

2 2 sin

A,

1

s

1Ω,

1Ω,

2 Ω,

H,

F.

i t

t

R

R

R

L

C

=

=

=

=

=

=

=

=

=

ω

ω

( )

z

i t

2

R

3

R

( )

u t

( )

( )

?

?

u t

i t

=

=

j0

z

2e

2

I

=

=

background image

z

I

1

R

C

L

2

R

3

R

I

U

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

Symboliczny schemat zastępczy:

(

)

(

)

z

n1

n2

n1

n3

0

1

1

j

0

I

U

U

C U

U

R

− +

+

=

ω

1.

2.

3.

(

)

(

)

n1

n2

n2

n2

n3

1

2

0

1

1

1

0

j

U

U

U

U

U

R

R

L

+

+

=

ω

(

)

(

)

n2

n3

n1

n3

n3

0

0

3

1

1

j

0

j

U

U

C U

U

U

L

R

+

=

ω

ω

background image

z

I

1

R

C

L

2

R

3

R

I

U

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

z

n1

n2

n3

0

0

1

1

n1

n2

n3

1

1

2

0

0

n1

n2

n3

0

0

0

3

0

1

1

j

j

1

1

1

1

1

0

j

j

1

1

1

j

j

0

j

j

C

U

U

CU

I

R

R

U

U

U

R

R

R

L

L

CU

U

C

U

L

R

L

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

background image

z

I

1

R

C

L

2

R

3

R

I

U

n1

U

n2

U

n3

U

1

2

3

0

0

1

1

z

n1

n2

1

1

2

0

0

n3

0

0

0

3

0

1

1

j

j

1

1

1

1

1

0

j

j

0

1

1

1

j

j

j

j

C

C

R

R

U

I

U

R

R

R

L

L

U

C

C

L

R

L

+

 

 

 

 

+

+

=

 

 

 

 

 

+

+

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

(

)

n3

n2

n3

0

1

j

U

U

I

U

U

L

=

=

ω

1

1

2

2

3

3

background image

n

n

n

=

Y U

I

n

=

Y

n

=

Y

Y

kk

, (Y

mm

) suma admitancji gałęzi połączonych z węzłem k, (m)

Y

mk

, Y

km

— suma admitancji gałęzi łączących węzły k i m

wzi

ęta ze znakiem minus

background image

Układ RLC, i

z

t

n

n

,

czyli

km

mk

Y

Y

=

=

Y

Y

k

I

nk

Algebraiczna suma wartości

skutecznych zespolonych prądów

źródłowych (wydajności

prądowych źródeł prądowych)

dopływających do węzła k, przy

nk

n

=

I

dopływających do węzła k, przy

czym prądy dopływaj

ące

bierzemy ze znakiem plus,

a wypływaj

ące ze znakiem minus

background image

0

0

1

1

z

n1

n2

1

1

2

0

0

n3

0

0

0

3

0

1

1

j

j

1

1

1

1

1

0

j

j

0

1

1

1

j

j

j

j

C

C

R

R

U

I

U

R

R

R

L

L

U

C

C

L

R

L

+

 

 

 

 

+

+

=

 

 

 

 

 

+

+

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

Po podstawieniu danych liczbowych

1

1

1

j

1

j

2

2

2

U

+

 

  

3

j

U

= −

n1

n2

n2

1

j

1

j

2

2

2

1

2

j2

j2

0

1

1

3

0

j

j2

j

2

2

2

U

U

U

+

 

  

 

  

=

 

  

 

  

  

n1

n2

n3

3

j

1,5

1

U

U

U

= −

=

=

(

)

π

j

2

n3

n2

n3

0

1

1

j2 0,5

j=e

j

U

U

I

U

U

L

=

=

=

= − ⋅

= −

ω

( )

( )

0

0

0

2 sin

V,

π

2 sin

2 cos

A

2

u t

ω t

i t

ω t

ω t

=

=

= −

background image

Przykład 1.

( )

e t

1

R

2

R

3

R

L

1

C

2

C

3

C

( )

z

i t

( )

u t

( )

( )

( )

0

6

0

3

z

0

1

2

3

1

2

3

4 2 sin

V,

rad

10

,

s

5 10

2 cos

A,

500 Ω,

1 kΩ,

2 kΩ,

2 mH,

1nF,

500 pF,

500 pF.

?

e t

t

i t

t

R

R

R

L

C

C

C

u t

=

=

= ⋅

=

=

=

=

=

=

=

=

ω

ω

ω

3

z

4

j 5 10

E

I

=

=

background image

E

1

R

2

R

3

R

L

1

C

2

C

3

C

z

I

U

1

2

n1

U

n2

U

3

z

4

j 5 10

E

I

=

=

1

1

1

Symboliczny schemat zastępczy:

0

1

1

2

0

2

0

0

2

0

2

z

n1

1

n2

0

3

z

3

2

0

2

0

0

2

0

2

1

1

1

j

1

1

j

j

j

j

1

1

1

j

1

1

j

j

j

j

C

R

R

L

R

L

E

C

C

I

U

R

U

C

I

R

R

L

R

L

C

C

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

+

+

+

 

=

 

 

+

+

+

+

+

+

n2

U

U

=

n

Y

background image

3

3

3

3

3

n1

3

3

3

3

n2

3 10

j10

10

8 10

j 5 10

10

1,5 10

j 0,5 10

j 5 10

U

U

+

=

+

Po uproszczeniu przez 10

–3

n1

n2

3

j

1

8

j 5

1

1,5

j 0,5

j 5

U

U

+

=

+

2

n2

U

U

=

=

n2

n

2

n

n

j0,494

3

j

8

j5

det

3

j10

1

j5

det

3

j3

3

j10

2,167

j1,167

2, 46 e

3

j3

U

U

U

=

=

+

∆ =

= +

∆ =

= +

+

=

=

+

=

+

Y

( )

(

)

0

2, 46 2 sin

0, 494 V.

u t

t

ω

=

+

background image

Przykład 2.

( )

e t

1

R

2

R

1

C

2

C

1

L

2

L

( )

i t

( )

u t

( )

i t

α

( )

( )

0

0

1

2

1

2

1

2

rad

2 2 cos

V,

1

,

s

1

1

Ω,

1Ω,

1H,

H,

2 F,

1F,

2.

2

2

?

e t

t

R

R

L

L

C

C

u t

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

ω

ω

α

2 j

E

=

background image

E

1

R

2

R

1

C

2

C

1

L

2

L

I

U

I

α

1

2

n1

U

n2

U

2 j

E

=

n1

n2

0

1

0

1

1

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

j

j

.

1

U

U

ω L

ω L

R

R

R

+

+

+

=

+

+

+

Symboliczny schemat zastępczy:

0

1

0

1

1

2

2

0

1

0

2

0

2

1

0

1

j

j

j

1

j

R

R

R

ω C

ω C

ω C

E

αI

R

ω C

+

+

+

=

+

n1

2

0

1

0

1

0

2

2

2

0

2

0

2

1

1

2

1

1

1

0

1

1

j

j

j

j

.

j

U

U

ω L

ω L

ω L

R

R

ω C

ω C

+

+

+

+

=

+

+

(

)

n1

n2

0

1

1

j

I

U

U

ω L

=

n1

n2

0

1

0

1

1

0

1

1

j

j

j

E

α

α

U

U

ω L

ω L

R

ω C

=

+

+

background image

0

1

0

1

1

2

2

1

0

1

0

2

0

2

n1

0

1

n2

0

1

0

1

0

2

2

2

0

2

0

2

1

1

1

1

1

1

1

1

j

j

1

j

j

j

j

1

1

1

1

1

1

1

j

j

j

0

j

j

α

α

E

ω L

ω L

R

R

R

R

ω C

ω C

ω C

U

ω C

U

ω L

ω L

ω L

R

R

ω C

ω C

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

Po podstawieniu danych liczbowych

3

1

1

5

n1

n2

3

1

1

5

j

j

2

j2

2

2

2

2

1

1

1

5

0

j

j

2

2

2

2

U

U

− +

− +

=

− +

j2,5536

n2

6

4

j

0, 5547e

13

13

U

U

=

= −

=

( )

(

)

0, 5547 2 sin

2, 5536 V.

u t

t

=

background image

Przykład 3.

( )

e t

1

R

2

R

3

R

L

C

( )

u t

( )

( )

0

0

1

2

3

1
2

π

6sin

V,

1,

4

1Ω,

1Ω,

1Ω,

H,

e t

t

R

R

R

L

=

=

=

=

=

=

ω

ω

2

H,

1F.

L

C

=

=

( )

?

u t

=

3

j3

E

= −

background image

1

2

3

E

1

R

2

R

3

R

L

C

U

n1

U

n2

U

n3

U

3

j3

E

= −

Symboliczny schemat zastępczy

0

n1

n 2

n3

1

0

0

1

n1

n 2

n3

0

2

3

0

3

1

1

1

1

j

0

j

j

1

1

1

1

1

0

j

j

C

U

U

U

R

L

L

R

U

U

U

L

R

R

L

R

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

=

+

+

+

=

1.

2.

W węźle 3: (nie jest to równanie z I prawa Kirchhoffa)

n3

U

E

=

3.

background image

Równania można uporządkować tak

0

1

0

0

1

n1

n 2

0

2

3

0

3

n3

1

1

1

1

j

j

j

0

1

1

1

1

1

0

j

j

0

0

1

C

R

L

L

R

U

U

L

R

R

L

R

U

E

+

+

 

 

+

+

=

 

 

 

ω

ω

ω

ω

ω

lub, po uwzględnieniu równania

3

, tak

lub, po uwzględnieniu równania

3

, tak

0

1

0

0

1

n1

n 2

3

0

2

3

0

1

1

1

1

j

j

j

1

1

1

1

1

j

j

C

E

R

L

L

R

U

U

E

R

L

R

R

L

+

+

=

+

+

ω

ω

ω

ω

ω

background image

Po podstawieniu danych liczbowych

n1

n2

1

j

j2

3

j3

j2

2

j2

3

j3

U

U

=

j1,249

n2

3

9

j

2,372e

4

4

U

U

=

= −

=

( )

(

)

2,372 2 sin

1, 249 V.

u t

t

=

background image

Przykład 4.

( )

e t

( )

i t

ρ

1

C

2

C

1

L

2

L

1

R

2

R

( )

i t

( )

0

i t

( )

1

2

1

2

1

2

5 2 cos V,

1Ω,

2Ω,

2 H,

1H,

1F,

2 F,

2 Ω

e t

t

R

R

L

L

C

C

ρ

=

=

=

=

=

=

=

=

Wyznaczyć prąd

( )

0

i t

Wyznaczyć prąd

( )

0

i t

( )

0

5 2 cos

j5,

1

e t

t

E

ω

=

=

=

background image

E

I

ρ

1

C

2

C

1

L

2

L

1

R

2

R

I

0

I

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

0

1

0

2

0

2

0

1

n1

n2

n3

1

0

1

0

1

1

1

1

j

j

j

j

j

j

C

C

U

C U

U

C E

R

L

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

1.

Symboliczny schemat zastępczy

1

0

1

0

1

0

2

0

2

n1

n2

n3

2

0

2

0

2

j

j

1

1

1

j

j

0

j

j

R

L

L

C U

C

U

U

R

L

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

2.

n3

U

I

ρ

=

3.

W węźle 3 (nie jest to równanie na podstawie I prawa Kirchhoffa!)

czyli, po uporządkowaniu

0

2

0

2

n1

n2

n3

j

j

0

C

U

C

U

U

ω ρ

ω ρ

+

+

=

3.

(

)

0

2

n1

n2

j

C U

U

ρ ω

=

background image

0

1

0

2

0

2

1

0

1

0

1

0

1

n1

0

2

0

2

n2

1

1

1

j

j

j

j

j

j

1

1

1

j

j

0

j

j

C

C

C

R

L

L

U

C E

C

C

U

R

L

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

+

+

=

E

I

ρ

1

C

2

C

1

L

2

L

1

R

2

R

I

0

I

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

2

0

2

0

2

n3

0

2

0

2

j

j

0

j

j

1

R

L

L

U

C

C

ω

ω

ω ρ

ω ρ

To nie są admitancje!

Po podstawieniu danych i wyznaczeniu obliczamy

n2

U

j 2,709

0

n2

2

1

2,537

j1,171

2,794 e

I

U

R

=

= −

+

=

i ostatecznie

( )

(

)

0

2,794 2 sin

2,709 A.

i t

t

=

+

background image

Przykład 4.

( )

e t

1

C

2

C

3

C

1

R

2

R

3

R

( )

u t

β

( )

u t

( )

0

u

t

( )

( )

3

0

0

1

2

3

1

2

3

0

rad

s

5 2 sin

V,

10

,

500Ω,

2 kΩ,

1kΩ,

1µF,

1µF,

0,5µF,

2.

?

e t

t

R

R

R

C

C

C

u t

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

ω

ω

β

Wyznaczyć napięcie

( )

0

u t

Wyznaczyć napięcie

( )

0

u t

( )

0

5 2 sin

5

e t

t

E

ω

=

=

background image

E

1

C

2

C

3

C

1

R

2

R

3

R

U

β

U

0

U

Symboliczny schemat zastępczy

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

1

1

j

j

j

j

j

j

1.

C

C

C U

C U

C U

C E

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

+ −

=

0

1

0

2

0

3

0

1

0

2

0

1

n1

n2

n3

1

1

0

1

0

1

0

1

n1

n2

n3

1

1

2

3

2

1

1

j

j

j

j

j

j

1

1

1

1

1.

2.

1

j

j

j

C

C

C U

C U

C U

C E

R

R

C U

C U

U

C E

R

R

R

R

R

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

+ −

=

+

+

+

+

= −

n3

3.

U

U

β

= −

(

)

n1

n2

U

U

β

= −

czyli

n1

n2

n3

0

U

U

U

β

β

+

=

background image

0

1

0

2

0

3

0

1

0

2

1

1

0

1

n1

1

1

j

j

j

j

j

j

1

1

1

1

1

C

C

C

C

C

R

R

U

C E

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

 

 

E

1

C

2

C

3

C

1

R

2

R

3

R

U

β

U

0

U

1

2

3

n2

U

0

1

0

1

0

1

n2

1

1

2

3

2

n3

1

1

1

1

1

j

j

j

0

1

C

C

U

C E

R

R

R

R

R

U

ω

ω

ω

β

β

 

+

+

+

= −

 

 

Po podstawieniu danych liczbowych i rozwiązaniu otrzymujemy

j1,651

0

n2

0,168

j2,091

2,0974e

U

U

= −

= −

+

=

czyli

( )

(

)

0

0

2, 0974 2 sin

1,651 V

u t

t

ω

=

+

background image

Metoda prądów oczkowych

1

E

2

E

3

E

1

R

2

R

3

R

C

L

1

I

2

I

3

I

4

I

5

I

1

2

3

1

1

3

1

0

1

0

j

E

R I

I

C

ω

− +

+

=

1.

3

2

2

5

0

3

0

1

j

0

j

I

LI

E

R I

C

ω

ω

+

+

+

=

2.

2

4

3

2

0

2

j

0

LI

R I

E

E

ω

+

=

3.

1

background image

1

E

2

E

3

E

1

R

2

R

3

R

C

L

m1

I

m2

I

m3

I

1

I

2

I

3

I

4

I

5

I

1

m1

2

m2

m3

3

m1

m2

4

m3

5

m2

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

=

=

=

=

=

(

)

1

m1

m1

m2

1

0

1

0

j

E

R I

I

I

C

ω

− +

+

=

1.

(

)

(

)

m1

m2

m2

m3

2

m2

0

3

0

1

j

0

j

I

I

L I

I

E

R I

C

ω

ω

+

+

+

=

2.

(

)

m2

m3

m3

3

2

0

2

j

0

L I

I

R I

E

E

ω

+

=

3.

background image

1

E

2

E

3

E

1

R

2

R

3

R

C

L

m1

I

m2

I

m3

I

m1

m2

1

1

0

0

m1

m2

m3

2

3

0

0

0

0

1

1

j

j

1

1

j

j

j

j

R

I

I

E

C

C

I

R

L

I

LI

E

C

C

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

=

+

+

+

= −

1.

2.

(

)

0

0

m2

m3

2

3

0

2

0

j

j

j

j

C

C

LI

R

L I

E

E

ω

ω

ω

ω

+

+

=

+

3.

1

0

0

m1

1

m2

2

3

0

0

0

0

m3

2

3

0

2

0

1

1

0

j

j

1

1

j

j

j

j

0

j

j

R

C

C

I

E

R

L

L

I

E

C

C

I

E

E

L

R

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

+

+

m

Z

— macierz zespolonych impedancji oczkowych

background image

m

m

m

=

Z I

E

m

=

Z

Z

kk

Z

kj

Z

Z

jk

Z

jj

Z

Z

kk

, (Z

jj

) suma impedancji zespolonych gałęzi tworzących oczko k, (j)

Z

jk

, Z

kj

— impedancje zespolone gałęzi należących jednocze

śnie do

oczek k i j, wzięte ze znakiem „+” gdy prądy I

mk

i I

mj

płyną we

wspólnej gałęzi w tym samym kierunku, lub ze znakiem „–” gdy
płyną w kierunkach przeciwnych

background image

Układ RLC, e

t

m

m

,

czyli

kj

jk

Z

Z

=

=

Z

Z

k

mk

E

Algebraiczna suma wartości

skutecznych zespolonych SEM

źródeł napięciowych, znajdujących

się w oczku k, przy czym SEM

m

=

E

mk

E

skierowaną zgodnie z orientacją

oczka bierzemy ze znakiem plus,

a skierowaną przeciwnie — ze

znakiem minus

background image

Przykład 1.

( )

e t

( )

z

i t

1

R

2

R

3

R

C

L

( )

i t

( )

( )

π

=

+

( )

( )

( )

( )

(

)

( )

0

z

1

2

3

π
4

rad

s

π
4

1
2

2sin

V,

1

2 sin

A,

1Ω,

1Ω,

2 Ω,

2 H,

F.

?

e t

t

i t

t

R

R

R

L

C

i t

ω

=

+

=

=

=

=

=

=

=

=

z

1

j

1 j

E

I

= +

= −

background image

E

z

I

1

R

2

R

3

R

C

L

I

m1

I

m2

I

z

1

j

1 j

E

I

= +

= −

1

2

1

0

0

m1

z

m2

3

1

1

3

0

0

0

1

1

j

j

1

1

j

j

j

R

R

R

C

C

E

I

E

R I

I

R

R

R

L

C

C

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

+

+

+

+

0

0

j

j

C

C

ω

ω

m1

I

I

=

m1

m2

j2,138

m1

2

j2

1 j2

1

j

1 j2

3

1

j3

0,1647

j0, 2588

0, 3068 e

I

I

I

I

+

 

=

 

− +

 

=

= −

=

( )

(

)

0, 3068 2 sin

2,138 A.

i t

t

=

background image

Przykład 2.

( )

e t

( )

z

i t

1

R

2

R

3

R

L

C

( )

i t

( )

( )

(

)

( )

0

z

1

2

3

rad

s

1
2

2 2 sin V,

1

2 cos A,

2 Ω,

1Ω,

3Ω,

2 H,

F.

?

e t

t

i t

t

R

R

R

L

C

i t

ω

=

=

=

=

=

=

=

=

=

z

2

j

E

I

=

=

background image

E

z

I

1

R

2

R

3

R

L

C

I

m1

I

m2

I

m3

I

z

2

j

E

I

=

=

1

1

1

R

I

R

I

I

E

+

+

=

1.

m1

m2

m3

1

1

0

0

0

m1

m2

m3

1

1

2

3

0

3

0

0

0

0

1

1

1

j

j

j

1

1

1

j

j

0

j

j

j

R

I

R

I

I

E

C

C

C

R

I

R

R

R

L

I

R

L

I

C

C

C

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

1.

2.

Dla oczka 3. nie potrafimy napisać równania na podstawie II prawa Kirchhoffa
(nie znamy napięcia na źródle prądowym). Zastępujemy je równaniem

m3

z

I

I

=

3.

background image

Po podstawieniu równania

3.

do

1.

i

2.

i uporządkowaniu

z

1

1

0

0

0

m1

m2

1

1

2

3

0

z

3

0

0

0

0

1

1

1

j

j

j

1

1

1

j

j

j

j

j

E

I

R

R

C

C

C

I

I

R

R

R

R

L

R

L

I

C

C

C

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

− −

 

=

 

 

− −

+

+

+

+

+

+

m2

I

I

=

m1

m2

j1,107

m2

2

j2

2

j2

4

2

j2

6

j3

0,5

j 1,118e

I

I

I

I

− +

=

− +

=

=

− =

( )

(

)

1,118 2 sin

1,107 A.

i t

t

=

background image

Induktory sprzężone magnetycznie

( )

1

u t

( )

2

u

t

( )

1

i t

( )

2

i t

1

L

2

L

M

( )

( )

1

2

1

1

1

2

2

2

d

d

d

d

d

d

d

d

i

i

u t

L

M

t

t

i

i

u

t

M

L

t

t

=

+

=

+

M — indukcyjność wzajemna, [M] = H

Warunek fizycznej realizowalności:

2

1

2

0

L L

M

1

2

1

M

k

L L

=

Zaciski jednoimienne (zaznaczone na schemacie np. kropkami) — początki
(lub końce) uzwojeń. Jeżeli prądy i

1

(t) i i

2

(t) jednocześnie wpływają do

zacisków

jednoimiennych

(lub

wypływają

z

nich),

to

strumienie

magnetyczne wytworzone przez te prądy sumują się.

Warunek fizycznej realizowalności:

lub

k — współczynnik sprzężenia

background image

( )

( )

( )

( )

1

2

1

2

1

2

1

2

i t

I

i t

I

u t

U

u

t

U

1

2

1

0

1

0

1

2

2

0

1

0

2

j

j

j

j

U

L I

M I

U

M I

L I

ω

ω

ω

ω

=

+

=

+

U

U

1

I

2

I

1

L

2

L

1

0

1

j

L I

ω

2

0

2

j

L I

ω

1

U

2

U

2

0

j

M I

ω

1

0

j

M I

ω

Reguła strzałkowania źródeł sterowanych pochodzących od sprzężenia:
jeżeli prądy

i

1

(t)

i

i

2

(t)

jednocześnie wpływają do zacisków

jednoimiennych (lub wypływają z nich), to źródła sterowane strzałkujemy
przeciwnie do prądu w gałęzi, w której się znajdują.

background image

background image

Przykład 1.

( )

e t

1

R

2

R

C

1

L

2

L

M

( )

u t

( )

5 2 sin V,

e t

t

=

( )

( )

1

2

1

2

1

4

5 2 sin V,

2 Ω,

1Ω,

F,

4 H,

2 H,

1H,

?

e t

t

R

R

C

L

L

M

u t

=

=

=

=

=

=

=

=

background image

( )

e t

1

R

2

R

C

1

L

2

L

M

( )

u t

( )

1

i t

( )

2

i t

(

)

m1

2

1

0

1

0

0

1

j

j

j

R

L

I

E

M I

C

ω

ω

ω

+

+

= −

E

1

R

2

R

C

1

L

2

L

U

1

I

2

I

2

0

j

M I

ω

1

0

j

M I

ω

m1

I

m2

I

5

E

=

(

)

m2

1

2

0

2

0

j

j

R

L

I

M I

ω

ω

+

=

1

m1

2

m2

,

I

I

I

I

=

= −

1

0

1

0

m1

0

m2

0

2

0

2

1

j

j

j

0

j

j

R

L

M

I

E

C

I

M

R

L

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

 

=

 

 

+

m

Z

background image

( )

(

)

m1

m2

m2

j 0,6435

m2

2

2

j

5

j

1 2 j

0

0,8

j0, 6

0,8

j0, 6

e

2 sin

0, 6435 V.

I

I

I

U

R I

u t

t

 

=

 

+

 

 

=

+

=

=

+

=

=

+

background image

Przykład 2.

M

( )

e t

1

R

1

L

C

2

R

3

R

2

L

( )

1

i t

( )

2

i t

( )

i t

( )

( )

1

2

3

1

2

15 2 sin V,

1Ω,

1Ω,

1Ω,

2 F,

1

H,

4 H,

1H.

2

?

e t

t

R

R

R

C

L

L

M

i t

=

=

=

=

=

=

=

=

=

background image

1

R

E

C

1

L

2

L

2

R

3

R

1

I

2

I

1

0

j

M I

ω

2

0

j

M I

ω

m1

I

m2

I

m3

I

I

15

E

=

(

)

m1

m2

2

1

0

1

0

1

0

m1

m2

m3

2

0

1

2

0

1

2

0

j

j

j

1

j

j

j

j

R

L I

L I

E

M I

L I

R

L

I

R I

M I

C

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

= −

+

+

+

=

M

( )

e t

1

R

1

L

C

2

R

3

R

2

L

( )

1

i t

( )

2

i t

( )

i t

(

)

m1

m2

m3

2

0

1

2

0

1

2

0

0

m2

m3

1

2

2

3

0

2

0

j

j

j

j

j

j

L I

R

L

I

R I

M I

C

R I

R

R

L

I

M I

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

+

+

+

= −

1

m1

m2

2

m3

I

I

I

I

I

=

=

1

0

1

0

1

0

m1

m2

0

1

2

0

1

2

0

0

m3

0

2

0

2

3

0

2

j

j

j

1

j

j

j

0

j

0

j

j

j

R

L

L

M

I

E

L

R

L

R

M

I

C

I

M

R

M

R

R

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

+

 

 

+

+

− −

=

 

 

 

− −

+

+

m2

m3

I

I

I

=

background image

m1

m2

m3

1

j0,5

j0,5

j

15

j0,5

1

1

j

0

j

1

j

2

j4

0

I

I

I

+

 

 

 

 

− −

=

 

 

 

 

 

 

− −

+

 

 

m2

m3

2

j4

3

j

I

I

= − +

= − +

j1,249

1

j3

3,162e

I

I

I

=

= +

=

j1,249

m2

m3

1

j3

3,162e

I

I

I

=

= +

=

( )

(

)

3,162 2 sin

1, 249 A.

i t

t

=

+

background image

Zasada superpozycji

( ) ( ) ( )

1

2

r t

r t

r t

=

+

gdzie

Obwód

p (t) = 0

r

2

(t)

Obwód

SLS

p

1

(t) = 0

p

2

(t)

r

2

(t)

Wyłączanie pobudzeń:

autonomiczne

źródło napięciowe usuwamy z obwodu i zwieramy zaciski do

których było ono dołączone;
autonomiczne

źródło prądowe usuwamy z obwodu i pozostawiamy rozwarte

zaciski do których było ono dołączone.

Nie wolno usuwa

ć źródeł sterowanych — to nie są pobudzenia!

background image

SLS

1

P

1

R

( )

(

)

1

1

1

0

1

2 sin

p t

P

t

P

=

+

ω

θ

1

1

P

R

( )

(

)

2

2

2

0

2

2 sin

p

t

P

t

P

=

+

ω

θ

2

P

2

R

2

2

P

R

SLS

1

P

R

SLS

2

P

R

( ) ( ) ( )

{

}

{

}

(

)

{

}

0

0

0

j

j

j

1

2

1

2

1

2

2 Im

e

2 Im

e

2 Im

e

ω t

ω t

ω t

r t

r t

r t

R

R

R

R

=

+

=

+

=

+

R

1

2

R

R

R

=

+

background image

Pobudzenia sinusoidalne o różnych pulsacjach

SLS

( )

1

p t

( )

2

p

t

( )

r t

( )

(

)

( )

(

)

1

1

01

1

2

2

02

2

01

02

2 sin

,

2 sin

,

p t

P

t

p t

P

t

ω

θ

ω

θ

ω

ω

=

+

=

+

Nie wolno zastosowa

ć metody symbolicznej!

Nie wolno zastosowa

ć metody symbolicznej!

( )

1

p t

( )

1

r t

( )

2

p t

( )

2

r t

( )

2

0

p

t

=

( )

1

0

p t

=

Każdy z powyższych układów można analizować metodą symboliczną

Zgodnie z twierdzeniem o superpozycji:

( ) ( ) ( )

1

2

r t

r t

r t

=

+

background image

SLS

1

P

1

R

( )

1

1

01

;

p t

P

ω

1

j

1

1

1

e

P

R

R

=

η

( )

2

2

02

;

p t

P

ω

SLS

2

P

2

R

2

j

2

2

2

e

P

R

R

=

η

1

2

R

R

R

=

+

Źle!!!

1

2

R

R

R

=

+

Źle!!!

( )

{

}

(

)

( )

{

}

(

)

01

02

j

1

1

1

1

01

1

j

2

2

2

2

02

2

2 Im

e

2 sin

2 Im

e

2 sin

R

r t

R

R

t

R

r t

R

R

t

ω

ω

ω

η

ω

η

=

=

+

=

=

+

( ) ( ) ( )

(

)

(

)

1

2

1

01

1

2

02

2

2 sin

2 sin

r t

r t

r t

R

t

R

t

ω

η

ω

η

=

+

=

+

+

+

background image

Przykład 1.

( )

e t

( )

z

i t

1

R

2

R

L

C

( )

u t

( )

(

)

01

rad

s

2 2 sin 2 V,

2

e t

t

ω

=

=

( )

(

)

( )

(

)

( )

01

z

02

1

2

s

rad

s

1
2

2 2 sin 2 V,

2

2 cos A,

1

1Ω,

2Ω,

1H,

F.

?

e t

t

i t

t

R

R

L

C

u t

ω

ω

=

=

=

=

=

=

=

=

=

background image

( )

e t

( )

z

i t

1

R

2

R

L

C

( )

u t

A

B

( )

e t

1

R

2

R

L

C

( )

u t

( )

z

i t

1

R

2

R

L

C

( )

u t

′′

( )

( )

( )

u t

u t

u t

′′

=

+

A

B

background image

A.

i

z

(t) = 0, E = 2;

ω

01

= 2

E

1

R

2

R

L

C

U

1

1

j

C

ω

+

01

j1,816

2

1

01

01

2

1

j

0, 2353

j0, 9412

0, 9702e

1

j

1

j

C

R

U

E

R

L

C

R

ω

ω

ω

+

′ =

= −

=

+

+

+

( )

(

)

0, 9702 2 sin 2

1,816

u t

t

=

background image

B.

e(t) = 0, I

z

= j;

ω

02

= 1

z

I

1

R

2

R

L

C

U

′′

z

1

j

1

1

j

U

I

C

ω

ω

′′ =

=

+

+

+

02

2

1

02

1

1

j

j

C

R

R

L

ω

ω

+

+

+

( )

2 cos

u t

t

′′

=

( )

( )

( )

(

)

0, 9702 2 sin 2

1,816

2 cos V.

u t

u t

u t

t

t

′′

=

+

=

+

background image

Przykład 2.

( )

1

e t

( )

2

e t

( )

i t

L

1

C

2

C

1

R

2

R

( )

i t

α

( )

u t

( )

( )

4

1

01

01

3

2

02

02

1

2

1

2

rad

2 2 sin

V,

10

,

s

rad

2 cos

V,

5 10

,

s

200Ω,

1kΩ,

20 mH,

0,1µF,

0, 25µF,

2.

e t

t

e t

t

R

R

L

C

C

=

=

=

= ⋅

=

=

=

=

=

=

ω

ω

ω

ω

α

Wyznaczyć napięcie

( )

u t

Pulsacje pobudzeń są różne!

background image

1

E

I

L

1

C

2

C

1

R

2

R

I

α

U

n1

U

n2

U

n3

U

3

1

2

( )

2

0

.

e t

=

A

4

1

01

2;

10

E

ω

=

=

Układ równań na napięcia węzłowe:

Nie wolno usunąć źródła sterowanego!!!

01

1

01

2

n1

01

2

n2

n3

1

1

01

2

n1

01

2

n2

n3

2

01

01

1

n3

1

1

j

j

j

0,

1

1

1

j

j

j

j

.

C

C

U

C U

U

R

R

C U

C

U

U

I

R

L

L

U

E

+

+

=

+

+

+

= −

=

ω

ω

ω

ω

ω

α

ω

ω

Układ równań na napięcia węzłowe:

01

1

n1

j

I

C U

=

ω

01

1

n1

j

,

C U

= −

α ω

background image

1

E

I

L

1

C

2

C

1

R

2

R

I

α

U

n1

U

n2

U

n3

U

3

1

2

1

01

1

01

2

01

2

1

1

n1

1

j

j

j

E

C

C

C

R

R

U

+

+

 

=

ω

ω

ω

1

1

n1

1

n2

01

2

01

1

01

2

2

01

01

1

1

j

j

j

j

j

R

U

U

E

C

C

C

R

L

L

=

 

+

+

+

ω

α ω

ω

ω

ω

j0,3692

n2

3, 039

j1,176

3, 259e

U

U

′ =

=

=

( )

(

)

01

3, 259 2 sin

0, 3692 V

u t

t

=

ω

background image

( )

1

0

e t

=

B.

3

2

02

j,

5 10

E

=

= ⋅

ω

I

L

1

C

2

C

1

R

2

R

I

α

U

′′

n1

U

n2

U

1

2

2

E

Układ równań na napięcia węzłowe:

02

1

02

2

n1

02

2

n2

1

2

02

2

n1

02

2

n2

2

02

02

1

j

j

j

0,

1

1

j

j

j

j

C

C

U

C U

R

E

C U

C

U

I

R

L

L

+

+

=

+

+

+

=

ω

ω

ω

ω

ω

α

ω

ω

02

1

n1

j

I

C U

=

ω

2

02

1

n1

02

j

,

j

E

C U

L

=

α ω

ω

background image

02

1

02

2

02

2

1

n1

2

n2

02

2

02

1

02

2

02

2

02

1

j

j

j

0

1

1

j

j

j

j

j

C

C

C

R

U

E

U

C

C

C

L

R

L

+

+

 

=

 

+

+

+

ω

ω

ω

ω

α ω

ω

ω

ω

I

L

1

C

2

C

1

R

2

R

I

α

U

′′

n1

U

n2

U

1

2

2

E

02

2

02

j

R

L

ω

j1,451

n2

0,1353

j1,124

1,132e

U

U

′′ =

=

+

=

( )

(

)

02

1,132 2 sin

1, 451 V.

u t

t

′′

=

+

ω

Ostatecznie

( )

( )

( )

(

)

(

)

01

02

3, 259 2 sin

0, 3692

1,132 2 sin

1, 451 V.

u t

u t

u t

t

t

′′

=

+

=

+

+

ω

ω

background image

Twierdzenie Thévenina i Nortona

A

T

E

T

Z

Twierdzenie

Thévenina

A

B

A

B

B

z

SLS

,

E I

N

Y

N

I

Twierdzenie

Nortona

background image

0

U

z

,

E I

T

E

T

Z

T

0

U

E

=

T

Z

T

zw

T

E

I

Z

=

z

,

E I

zw

I

T

E

0

T

T

0

zw

U

E

U

Z

I

=

=

background image

N

0

N

I

U

Y

=

z

,

E I

0

U

N

I

N

Y

z

,

E I

zw

I

N

I

N

Y

zw

N

I

I

=

zw

N

zw

N

0

I

I

I

Y

U

=

=

background image

SLS

A

B

z

,

E I

T

U

E

=

T

E

0

I

=

0

Z

T

E

z

,

E I

0

I

0

Z

z

SLS

0

0

E

I

=

=

0

I

0

Z

+

background image

z

SLS

0

0

E

I

=

=

T

E

0

I

0

Z

z

SLS

0

0

E

I

=

=

T

Z

N

Y

N

T

1

Y

Z

=

Nie usuwamy z układu

źródeł sterowanych!!!

background image

z

SLS

,

E I

z

SLS

,

E I

0

U

zw

I

T

N

zw

0

0

zw

E

U

I

I

U

I

Z

Y

=

=

=

=

0

zw

T

N

zw

0

Z

Y

I

U

=

=

z

SLS

0,

0

E

I

=

=

T

N

Z

Y

Nie wył

ączamy źródeł sterowanych!!!

background image

E

Z

z

I

Y

Norton

Thévenin



←

z

1

I

E

Y

Z

Y

=

=

z

1

E

I

Z

Y

Z

=

=

background image

Moc w obwodzie przy pobudzeniu sinusoidalnym

Dwójnik

SLS

( )

u t

( )

i t

Moc chwilowa dostarczona do dwójnika:

( ) ( ) ( )

p t

u t i t

=

Zakładamy, że prąd i napięcie mają postać:

( )

(

)

( )

(

)

0

i

0

u

2 sin

2 sin

i t

I

t

u t

U

t

ω

ψ

ω

ψ

=

+

=

+

Zakładamy, że prąd i napięcie mają postać:

( )

(

) (

)

0

u

0

i

2

sin

sin

p t

UI

t

t

ω

ψ

ω

ψ

=

+

+

=

(

)

(

)

2 sin sin

cos

cos

x

y

x

y

x

y

=

− −

+

(

)

(

)

u

i

0

u

i

cos

cos 2

UI

UI

t

ψ ψ

ω

ψ ψ

=

+

+

background image

U

I

Z

u

i

j

j

j

e

e

j

e

U

U

I

I

Z

R

X

Z

=

=

= +

=

ψ

ψ

ϕ

(

)

u

i

j

j

j

j

u

i

e

e

e

e

,

,

i

U

Z I

Z

I

ZI

U

U

ZI

+

=

=

=

=

=

= +

ϕ ψ

ψ

ψ

ϕ

ψ

ϕ ψ

( )

(

)

0

i

cos

cos 2

2

p t

UI

UI

t

=

+

+

ϕ

ω

ψ ϕ

( )

p t

P

t

P

Wartość średnia mocy chwilowej

( )

0

0

0

1

d

cos

,

t

T

t

P

p t

t

UI

T

T

+

=

=

=

ϕ

ω

P — moc czynna, [P] = W

cos

ϕ

współczynnik mocy

background image

Przykład

( )

e t

L

R

( )

u t

( )

u t

( )

i t

Dostawca energii

Odbiornik

( )

0

0

2 sin

V,

230 V,

50 Hz,

100 Ω,

1 H.

e t

E

ω t

E

f

R

L

=

=

=

=

=

j1,2625

0

j2π

100

j314

329,5e

Z

R

f L

= +

=

+

=

1, 2625

cos

0,303

φ

φ

=

=

,

230

U

E

U

=

=

1,2625

0, 2118

j0,665

0, 698e

U

I

Z

=

=

=

0, 698

cos

48,7 W

I

P

UI

φ

=

=

=

background image

( )

e t

L

R

( )

u t

( )

u t

( )

i t

Dostawca energii

Odbiornik

230 V,

0, 698 A,

48, 7 W

U

I

P

=

=

=

Z punktu widzenia dostawcy pobierany prąd jest zbyt duży — jakby

Z punktu widzenia dostawcy pobierany prąd jest zbyt duży — jakby
odbiorca pozornie pobierał większą moc:

160,5

S

UI

=

=

S nazywa się moc

ą pozorną

[ ]

VA

S

=

background image

u

i

j

j

j

e

e

e

cos

j

sin

j

S

U I

U

I

UI

UI

UI

P

Q

ψ

ψ

ϕ

ϕ

ϕ

=

=

=

+

= +

S — moc pozorna zespolona

{ }

{ }

Re

Re

cos

S

S

UI

P

S

U I

UI

=

=

=

=

=

ϕ

{ }

{ }

{ }

{ }

Re

Re

cos

Im

Im

sin

P

S

U I

UI

Q

S

U I

UI

=

=

=

=

=

=

ϕ

ϕ

Q — moc bierna

[ ]

[ ]

[ ]

VA

W

VAr

S

P

Q

=

=

=

background image

2

2

2

S

P

Q

=

+

„Trójkąt mocy”

cos

sin

S

I

U

I

U

I

Q

P

U

ϕ

ϕ

=

=

=

moc pozorna

moc czynna

moc bierna

background image

0

0,

cos

1

Z

R

ϕ

ϕ

= >

=

=

( )

(

)

0

i

cos 2

2

p t

UI

UI

t

P

UI

ω

ψ

=

+

=

( )

p t

P

+

+

+

t

P

Generator

Odbiornik

P

background image

π

j

,

cos

0

2

Z

X

ϕ

ϕ

=

= ±

=

( )

(

)

0

i

0

i

π

cos 2

2

sin 2

2

2

0

p t

UI

t

UI

t

P

ω

ψ

ω

ψ

= −

+

±

= ±

+

=

+

+

+

( )

p t

t

+

+

+

t

−−−−

−−−−

−−−−

Generator

Odbiornik

0

P

=

Q

background image

2

2

j

,

0,

0

cos

,

0

cos

1

R

Z

R

X

R

X

R

X

ϕ

ϕ

= +

>

=

<

<

+

( )

(

)

0

i

cos

cos 2

2

cos

p t

UI

UI

t

P

UI

ϕ

ω

ψ ϕ

ϕ

=

+

+

=

+

+

+

( )

p t

P

t

−−−−

−−−−

−−−−

Generator

Odbiornik

P

Q

background image

Przykład

E

1

R

2

R

L

C

I

U

( )

0

0

1

2

0

0

230 2 sin

V,

50 Hz,

1kΩ,

100 Ω,

5 H,

20 nF.

rad

230 V,

100π

e t

t

f

R

R

L

C

E

f

s

ω

ω

=

=

=

=

=

=

=

=

=

(

)

1

1

1102

j1587 Ω

1

j

Z

R

C

ω

=

+

=

+

+

{ }

0

2

0

1

j

j

Re

cos

0, 5074

C

R

L

Z

Z

ω

ω

ϕ

+

+

=

=

j

j0,964

0, 0679

j0,978

0,119e

e

i

U

E

I

I

Z

Z

ψ

=

=

=

=

=

2

2

27, 4 VA,

cos

15, 6 W,

22, 5 VAr

S

EI

P

EI

Q

S

P

ϕ

=

=

=

=

=

=

background image

E

1

R

2

R

L

C

I

U

C

{ }

0

6

1

Im

1587

2 10 F

Z

C

C

ω

=

=

′ ≈ ⋅

0

1

1102 Ω

j

Z

Z

C

ω

′ = +

=

cos

1

ϕ

=

0, 209 A

E

I

Z

′ =

=

48 VA,

cos

48 W,

0

S

EI

P

EI

Q

ϕ

=

=

=

=

=

,

I

I

P

P

>

>

background image

E

1

R

2

R

L

C

I

′′

U

C

′′

(

)

{ }

3

3

0

6

1

0, 295

j0, 425 10 S

j

Im

0, 425 10

1, 35 10 F

Y

Z

C

Y

C

ω

=

=

′′ = −

=

′′ =

3

0

j

0, 295 10 S

cos

1

Y

Y

C

ω

ϕ

′′

′′

= +

=

=

cos

1

ϕ

=

0, 0679 A

I

EY

′′

′′

=

=

15, 6 VA,

cos

15, 6 W,

0

S

EI

P

EI

Q

ϕ

′′

′′

′′

=

=

=

=

=

,

I

I

P

P

′′

′′

<

=

background image

Dopasowanie obciążenia do generatora

Zadane

g

g

i

E

Z

Należy znaleźć impedancję

dwójnika reprezentującego

0

Z

g

E

g

Z

0

Z

I

U

Należy znaleźć impedancję

dwójnika reprezentującego

obciążenie, taką, aby do obciążenia przekazana została
maksymalna moc czynna.

0

Z

Zakładamy, że są impedancjami dwójników ściśle
pasywnych, czyli

g

0

i

Z

Z

{ }

{ }

g

0

Re

0

i

Re

0

Z

Z

>

>

background image

{ }

2

0

g

g

0

g

2

g

0

g

0

g

0

Re

Re

Z E

E

Z

P

E

Z

Z

Z

Z

Z

Z

=

=

+

+

+

g

0

g

g

0

g

0

,

E

Z E

I

U

Z

Z

Z

Z

=

=

+

+

{ }

Re

P

U I

=

Oznaczmy:

g

0

g

g

0

0

j

,

j

Z

R

X

Z

R

X

=

+

=

+

Wówczas

(

) (

)

2

0

g

2

2

g

0

g

0

R

P

E

R

R

X

X

=

+

+

+

background image

Należy znaleźć maksimum funkcji w obszarze

(

)

0

0

,

P R X

0

0

0

,

R

X

<

< ∞

− ∞ <

< ∞

Warunkami koniecznymi istnienia lokalnego ekstremum są:

0

0

0

i

0

P

P

R

X

=

=

(

)

(

) (

)

2

2

2

2

g

0

g

0

g

2

2

2

0

0

R

R

X

X

P

E

R

R

R

X

X

+

+

∂ =

=

+

+

+

(

) (

)

(

)

(

) (

)

2

2

0

g

0

g

0

2

g

0

0

g

2

2

2

0

g

0

g

0

2

0

R

R

R

X

X

X

X

R

P

E

X

R

R

X

X

+

+

+

+

∂ =

=

+

+

+

Jedynym rozwiązaniem w rozważanym obszarze jest

0

g

0

g

i

R

R

X

X

=

= −

background image

(

) (

)

2

0

g

2

2

g

0

g

0

R

P

E

R

R

X

X

=

+

+

+

0

g

0

g

0

g

R

R

Z

Z

X

X

=

=

= −

Z przesłanek fizycznych wynika, że w wyznaczonym punkcie funkcja

ma lokalne maksimum, które jest jednocześnie największą

wartością funkcji w rozważanym obszarze.
Warunkiem dopasowania jest więc

(

)

0

0

,

P R X

Warunkiem dopasowania jest więc

0

g

Z

Z

=

W warunkach dopasowania

{ }

2

g

max

g

4 Re

E

P

P

Z

=

=

Moc P

max

nazywa się moc

ą dysponowaną generatora

background image

g

I

g

Y

0

Y

Zadane

g

g

i

I

Y

g

0

g

g

0

0

j

,

j

Y

G

B

Y

G

B

=

+

=

+

(

) (

)

2

0

g

2

2

g

0

g

0

G

P

I

G

G

B

B

=

+

+

+

Warunek dopasowania

Warunek dopasowania

0

g

Y

Y

=

Moc dysponowana generatora

{ }

2

g

max

g

4 Re

I

P

Y

=

background image

Sprawność przekazywania mocy

g

E

g

Z

0

Z

I

U

{ }

2

0

g

2

Re Z

P

E

=

+

{

}

2

g

0

g

g

2

Re Z

Z

P

E

+

=

+

Moc wydzielona w obciążeniu

Moc wytworzona w generatorze

g

2

g

0

P

E

Z

Z

=

+

g

g

2

g

0

P

E

Z

Z

=

+

{ }

{ }

{ }

0

0

g

g

0

g

0

Re

Re

Re

Z

R

P

P

R

R

Z

Z

η

=

=

=

+

+

W warunkach dopasowania (R

0

= R

g

):

1

2

η

=

Dopasowania na maksimum mocy czynnej nie stosuje si

ę w energetyce!!!

background image

Przykład 1.

N

( )

e t

( )

z

i t

1

R

L

C

2

R

( )

( )

(

)

0

z

0

6

0

1

2

π

4

rad

5 2 cos

V,

0, 2sin

A,

10

,

50Ω,

100Ω,

50µH,

50 nF.

s

e t

t

i t

t

R

R

L

C

ω
ω

ω

=

=

=

=

=

=

=

Należy zaprojektować taki dwójnik N, aby wydzieliła
się w nim maksymalna moc czynna

E

E

z

I

1

R

L

C

2

R

N

I

N

Y

1

R

L

C

2

R

N

Y

(

)

N

0

2

1

0

1

1

j

j

0, 02

j0, 04 S

Y

C

R

R

L

ω

ω

=

+

+

=

+

=

+

background image

E

z

I

1

R

L

C

2

R

zw

I

π

j

z

1

4

zw

1

0

N

zw

0, 05

j0, 05

0, 05 2e

j

R I

E

I

R

L

I

I

ω

+

=

=

=

+

=

N

I

N

Y

0

Y

{ }

{ }

0

N

0

0

0

6

0

0

N

N

0

1

1

0, 02

j0, 04

j

1

1

50 Ω,

25 10 H.

Re

Im

Y

Y

R

L

R

L

Y

Y

ω

ω

=

=

=

=

=

= −

=

0

R

0

L

{ }

2

N

max

N

0, 0625 W

4 Re

I

P

Y

=

=

0

0

0

0

0

6

0

0

1

10

j20

j

10

,

20 10 H

Z

R

L

Y

R

L

ω

=

=

+

=

+

=

=

0

R

0

L

background image

Przykład 2.

( )

e t

( )

z

i t

1

R

2

R

C

L

( )

i t

( )

i t

ρ

( )

(

)

( )

(

)

0

5

0

3

z

0

1

2

π
4

π
4

4sin

V,

rad

10

,

s

20 10 sin

A,

200 Ω,

100 Ω,

600 Ω,

2 mH,

50 nF.

e t

t

i t

t

R

R

L

C

ω

ω

ω

ρ

=

+

=

=

=

=

=

=

=

Należy zaprojektować taki dwójnik N, aby wydzieliła się w nim

Należy zaprojektować taki dwójnik N, aby wydzieliła się w nim
maksymalna moc czynna

E

z

I

1

R

2

R

C

L

I

I

ρ

T

E

T

Z

background image

1

R

2

R

C

L

I

I

ρ

T

Z

1

R

2

R

C

L

I

I

ρ

1

2

n1

U

n2

U

0

I

n1

T

0

U

Z

I

=

0

n1

n2

2

2

n1

n2

2

2

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

j

j

j

U

U

I

R

R

U

U

I

R

R

L

L

R

C

ρ

ω

ω

ω

=

+

+

+

=

+

n2

1

0

1

1

j

I

U

R

C

ω

= −

+

n2

0

1

0

1

j

j

U

L R

C

ρ

ω

ω

= −

+

background image

2

2

n1

0

n2

2

2

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

j

1

j

j

j

R

R

U

I

U

R

R

L

R

L R

C

C

ρ

ω

ω

ω

ω

 

 

=

 

+

+

+

 

+

+

n1

T

0

U

Z

I

=

1

n1

n

U

=

0

1

I

R

n

n

det

∆ =

Y

0

2

1

2

0

1

0

1

0

0

0

0

n11

2

0

1

0

1

0

0

1

1

1

det

0

1

j

1

j

j

j

1

1

1

1

j

1

j

j

j

R

R

L

R

L R

C

C

I

I

R

L

R

L R

C

C

ρ

ω

ω

ω

ω

ρ

ω

ω

ω

ω

∆ =

=

+

+

+

+

+

=

+

+

+

= ∆

+

+

background image

1

n11

0

n1

n

n

U

I

=

=

n11

T

n

Z

=

(

)

150

j50

=

+

(

)

0

T

150

j50

Z

Z

=

=

0

C

0

0

0

1

j

R

C

ω

=

(

)

3

0

0

0

0

0

1

1

6

j2 10 S

j

Y

C

Z

R

ω

=

= +

=

+

0

R

{ }

{ }

0

0

6

0

0

0

Re

150Ω,

1

0, 2 10 F

0, 2 µF

Im

R

Z

C

Z

ω

=

=

= −

=

=

0

C

0

R

{ }

{ }

0

0

0

9

0

0

1

166,7 Ω,

Re

Im

20 10 F

20 nF.

R

Y

Y

C

ω

′ =

=

′ =

=

=

background image

E

z

I

1

R

2

R

C

L

I

I

ρ

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

z

2

j2,

0,01

j0,01

E

I

= +

=

z

n1

n2

2

2

1

1

U

U

I

R

R

ρ

=

n1

n2

n3

2

1

2

0

1

0

z

0

0

n2

n3

1

1

1

1

1

1

1

j

j

1

1

j

j

U

U

U

I

R

R

R

L

R

L

U

C U

C E

I

R

R

ρ

ω

ω

ω

ω

+

+

+

=

+

+

=

(

)

n3

n2

1

1

I

U

U

R

=

(

)

n3

n2

0

1

j

U

U

L R

ρ

ω

=

background image

E

z

I

1

R

2

R

C

L

I

I

ρ

1

2

3

n1

U

n2

U

n3

U

2

2

1

1

0

R

R

U

I

 

0

U

2

2

z

n1

n2

2

1

2

0

0

1

1

0

1

z

0

n3

0

1

1

1

1

1

1

1

0

j

j

j

j

1

1

0

j

R

R

U

I

U

R

R

R

L

LR

R

LR

U

C E

I

C

R

R

ρ

ρ

ω

ω

ω

ω

ω

 

 

+

+

+

=

 

 

+

j 0,6435

0

n1

3

j4

5e

V.

U

U

=

= +

=

background image

(

)

j0,6435

T

0

T

3

j4

5e

V

150

j50 Ω

E

U

Z

=

= +

=

=

+

T

E

T

Z

0

Z

j0,6055

T

N

T

0,026

j0,018

0,03162e

E

I

Z

=

=

+

=

(

)

3

N

T

1

6

j2 10 S

Y

Z

=

= −

N

I

N

Y

0

Y

(

)

0

150

j50

Z

=

{ }

2

2

T

3

max

T

5

41,6 10 W.

4 Re

4 150

E

P

Z

=

=

=

(

)

3

0

6

j2 10 S

Y

= +

{ }

2

2

N

3

max

3

N

0,03162

41,6 10 W.

4 Re

4 6 10

I

P

Y

=

=

=

⋅ ⋅


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Zastosowanie metody problemowej w nauczaniu
Biznes plan, Biznes plan - hotel Hellena, III Analiz? strategiczn? firmy przeprowadzono przy zastoso
67 PNF – omów zasady i zastosowanie metody
NI 4 ZASTOSOWANIE METODY POZOSTAŁOŚCIOWEJ
Zastosowane metody statystyczne przykładowy wzorzec
Przykłady praktycznego zastosowania metody Bobath, 23.09.2016
Zestaw zabaw z zastosowaniem metody Weroniki Sherborne
zabawy ruchowe, Scenariusze zajęcia z zastosowaniem metody twórczej R, Scenariusze zajęcia z zastoso
Scenariusze zaj z zastosowaniem metody twórczej R.Labana, ćwiczenia i zabawy gimnastyczne
ZASTOSOWANIE METODY Kwadrant EKO-System w gosp. komunalnej, Inżynieria środowiska, EM- Ekologia
ZASTOSOWANIE METODY OWAS DO OCENY ZAGROE ZDROWOTNYCH DLA WYBRANYCH STANOWISK ROBOCZYCH OWAS
Optymalizacja wykorzystania zasobów przy zastosowaniu metody graficznej programowania liniowegox
Możliwość zastosowania metody biograficznej w pracy z człowiekiem dorosłym, andragogika
Komunikacja rynkowa ?finicja i zastosowanie metody GRP
Możliwości zastosowania metody PNF i kinesiotapingu w leczeniu młodzieńczej kifozy piersiowej ppt

więcej podobnych podstron