正弦稳态电路的功率计算

例1:正弦稳态电路如图1所示,已知电压表v读数为220v,v1读数为141.4v,电流表a2读数30a,a3的读数20a,功率表读数1000w。 求各元件参数r、x1、x2和x3。
图1 待求电路
分析:题目中未说明仪表有内阻,可将其均当做理想仪表。 将所有仪表去掉,该电路如图2所示。
图2 电路图
该电路为一个串并联电路,以并联电路的电压u2为参考相量,画出相量图,如图3所示。
图3 相量图
由相量图可得i2和i3反相,对结点列kcl:
功率表测量与其电压线圈支路并联的后侧电路有功功率,因其后电路中只有一个电阻r,所以所测功率为电阻r消耗功率:
又根据v1的读数和i1的值,可算得r1+jx的模值:
可以在相量图中利用余弦定理计算u2,也可以根据相量运算计算u2,可得u2=96v:
再利用已知电感和电容支路的电流,分别为30a、20a,电压除以电流可得感抗和容抗分别为:
由此得解。
综上:有功功率表测量有功功率,其电压线圈并联到待测网络两端,感受待测电压; 其电流线圈串联接入待测网络,感受待测电流; 测得值为电压电流有效值相乘,再乘以电压和电流相位差角余弦。 其值也等于待测网络中所有电阻消耗的功率之和。

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