??220?0?V,设各之路电流相量如图所示,列出KVL方城为 令U? (R1?j?L1)I?1?j?MI?2?U? j?MI?1?(R2?j?L2)I?2?U代入参数值,得
(100?j300)I?1?j500I?2?220?0? j500I?1?(100?j1000)I?2?220?0? 解之
题解10-10图
220j500100?j1000j500100?j1000?0.825??28.41A
? I?1?220j500100?j300220?(100?j300)I?1???0.362??170.56A I2?j500两功率表的读数分别为
P1?UI1cos?1?220?0.825?cos28.41??159.64 W
P2?UI2cos?2?220?0.362?cos170.56??78.56 W?
两功率表的读数中出现一负值,这是由于互感的相互作用,使得某一之路出现了电压与电流之间的相位差角大于90?,故会出现有功功率为负值的情况。
电压相量图如图(b)所示。 (2)电路的等效阻抗Zeq为: Zeq??UU220?????377?50.8????I?I?I0.583??50.812
另一求解等效阻抗Zeq的方法是将题解10-10图电路中的互感消去,即变为T型去耦等效电路,然后再用阻抗的串、并联公式进行求解。这里从略。
10-11 图示电路中M?0.04H。求此串联电路的谐振频率。
题10-11图
解:该电路的耦合电感为顺接串联,所以其等效电感Leq为 Leq?L1?L2?2M?0.1?0.4?0.08?0.58 H 故,此串联电路的谐振频率为
?0?1LeqC?10.58?0.001?41.52 rads
10-12 求图示一端口电路的戴维宁等效电路。已知?L1??L2?10?,?M?5?,
R1?R2?6?,U1?60V(正弦)。
题10-12图
解:本题可用下述两种方法求解。 解法一:
??U???j?MI??RI? ?R2I UocM211121式中第一项是电流I?1在L2中产生的互感电压,第二项为电流I?1在电阻R2上的电压。而电流
I?1??U1R1?R2?j?L1
??U?0??60?0?V,则可得 若令U11?? Uoc??6?j5?60?0??30?0? VU1R1?R2?j?L112?j10R2?j?M
对于含有耦合电感的一端口,它的戴维宁等效阻抗的求法与具有受控源的电路完全一样。这里采用题解10-12图(a)所示的方法,先将原一端口中的独立电压源以短路
?,用网孔电流法,其方程为 线代替,再在端口1?1?处置一电压源U? (R2?j?L2)I?m1?(R2?j?M)I?m2?U ?(R2?j?M)I?m1?(R1?R2?j?L1)I?m2?0
题解10-12图
解得电流
I?m1??(R1?R2?j?L1)U(R2?j?L2)(R1?R2?j?L1)?(R2?j?M)2
且有I??I?m1,根据等效阻抗的定义,则有
.ZeqU?.?
IR2?j?L2?2(R2?j?M)2R1?R2?j?L1
?6?j10?(6?j5)12?j10?(3?j7.5)?该一端口的戴维宁等效电路如题解10-12图(b)所示。
解法二:
用图(c)所示的去耦等效电路计算。
?为 ??60?0?V,则开路电压U令Uoc1?? Uoc?(R2?j?M)U1R1?R2?j?(L1?M)?j?M
?等效阻抗Zeq为
(6?j5)?6012?j10??30?0 V
Zeq?j?(L2?M)?[R1?j?(L1?M)]//(R2?j?M) ?j5?(6?j5)//(6?j5)?(3?j7.5) ?
注:从本题的解法一中可以看出:(1)含耦合电感的电路具有含受控源电路的特点;(2)在耦合电感的电压中必须正确计入互感电压的作用。一般情况下,耦合电感的电压不仅与本电感的电流有关,还与其它耦合电感的电流有关,是电流的多元函数。所以,分析计算含有耦合电感电路时,应当注意到上面的两个特殊性。
?M?8?,10-13 图示电路中图示电路中R1?1?,?L1?2?,?L2?32?,
1?C?32?。
求电流I?1和电压U?2。
题10-13图
解法一: 用题解10-13图(a)所示的原边等效电路求电流I?1,其中,
Z22?j?L2?1j?C2?j32?j32?0,即副边电路处于谐振状态。故,反映阻抗为
(?M)Z222??
所以,电流I?1?0。