正弦稳态电路计算及其仿真设计Word格式文档下载.docx
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通过仿真验证计算结果：
电路图：
总电流：
电感电压：
电容电压：
电阻电压：
例二：
求图示电路的等效阻抗，已知ω＝
rad/s。
电路中的感抗为：
容抗为：
所以电路的等效阻抗为：
设电源电压为：
164V，等效前电路为:
输入端口a的输入电流为：
等效后的电路为：
两端口的输入电压与电流基本一致，因此电路的等效阻抗为：
例三：
已知如图（a）所示电路中，
V,
V,
Hz,求：
电感线圈的电阻
和电感
（a）（b）
方法一：
画相量图分析。
相量图如图（b）所示，根据几何关系得：
cos
代入数据得：
=
所以：
因为
所以有：
H
方法二：
列方程求解，因为
令上式等号两边实部、虚部分别相等得:
解得：
（其余过程同方法一）
仿真电路图
两端电压：
的大小：
仿真结果与题目数据基本一致。
例四：
电路如图所示，已知
，求电路中
的大小。
用节点电压法分析，节点②
为参考节点。
列节点电压方程
对于节点①有：
补充方程：
用网孔电流法求解，设网孔电流如图示：
网孔①：
网孔②：
方法三：
用戴维宁定理求解
求开路电压
如图（a）所示开路，电容支路无电流，为单回路。
所以
求等效阻抗
，电压源
短路，含CCVS,端口加电压
，端口电流为
，如图（b）所示：
由式
（2）、（3）可解得：
代入式
（1）:
开路电压
，等效阻抗
已知：
由图（c）求得
方法一、方法二设
，所以有以下电路图：
戴维宁等效的开路电压：
仿真数据与计算数据基本一致。
例五：
图示正弦交流电路，已知：
，
求电路各支路的有功功率及无功功率。
支路的阻抗为：
支路1电流
的大小为：
支路2电流
电路的总电流为：
支路1的有功功率为：
W
无功功率为：
支路2的有功功率为：
总功率
或：
无功功率：
或
设频率为50Hz,得到如下电路
：
支路2的有功功率：
仿真结果与计算结果基本一致。
例六：
今有一个40W的日光灯，使用时灯管与镇流器（可近似把镇流器看作纯电感）串联在电压为220V，频率为50Hz的电源上。
已知灯管工作时属于纯电阻负载，灯管两端的电压等于110V，试求镇流器上的感抗和电感。
这时电路的功率因数等于多少？
因为：
P=40WUR=110（V）ω=314rad/s
Ω
这时电路的功率因数为：
电路图如下所示：
电感电压的大小：
此时电阻（日光灯）吸收的功率：
例七：
如图示电路，已知
50Hz,
220V,
10kW,线圈的功率因素cos
=0.6，采用并联电容方法提高功率因素，问要使功率因数提高到0.9,应并联多大的电容C，并联前后电路的总电流各为多大？
cos
所以并联电容为：
C
（tan
tan
）
（tan53.13°
-tan25.84°
=557
F
未并联电容时，电路中的电流为：
并联电容后，电路中的电流为：
mH
所以并联前的电路图为：
并联前电流为：
并联后的电路图为：
并联后的电流为：
仿真与计算结果基本一致。
例八：
电路是用三表法测量电感线圈参数
的实验电路，已知电压表
，电流表
，功率表
，电源频率
试求：
（1）电感线圈的
之值；
（2）线圈吸收的复功率
电压表、电流表读数分别是电压、
电流有效值，功率表读数为线圈吸收
的有功功率。
（1）因为：
（2）计算复功率
设
则
仿真电路图：
电路中的电流：
电路的有功功率P：
例九：
电路如图（a）所示，求
（1）
时其消耗的功率；
（2）
为多少时能获得最大功率，并求最大功率；
（3）在
两端并联一电容，问
和C为多大时能与阻抗最佳匹配，并求匹配功率。
（1）电源阻抗
电路中的电流：
负载电阻消耗的功率:
（2）当
电流为：
负载电阻消耗的最大功率:
（3）并联电容后的电路如图（b）所示，导纳为
令
匹配功率为：
（1）电路图：
电路中的电流为：
的功率为：
（2）电路中的电流为
（3）电路图为：
电路的电流为：
例十：
如图所示电路中，已知
A,
如果电流源的角频率可变，问在什么频率时，
串联部分可获得最大功率？
因此
当
时，
取最大值，所以：
电流大小：
最大功率为：
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