非正弦周期信号作用下的线性电路,电路响应等于它的各次谐波单独作用时产生响应的()。
A 、有效值的叠加
B 、瞬时值的叠加
C 、相量叠加
D 、最大值的叠加
【正确答案:B】
基本概念。
周期性的非正弦线性电路的分析步骤为:
①根据已知傅里叶级数展开式分项,求解各次谐波单独作用时电路的响应;
②求解直流谐波分量的响应时,遇电容元件按开路处理,遇电感元件按短路处理;
③求正弦分量的响应时按相量法进行求解,注意对不同频率的谐波分量,电容元件和电感元件上所呈现的容抗和感抗各不相同,应分别加以计算;
④用相量分析法计算出来的各次谐波分量的结果一般是用复数表示的,不能直接进行叠加,必须要把它们化为瞬时值表达式后才能进行叠加。周期性非正弦线性电路分析思想遵循线性电路的叠加定理。
解:电流、电压都是含有基波、三次谐波的量。设电路为RLC串联(题目中没说)
针对基波:电压和电流同相位,因此基波电抗=基波容抗,电路呈现的是纯电阻特性。R=(100/√2)/(10/√2)=10(Ω)。
此时:ωL=1/(ωC),即:LC=1/ω²=1/314²,1/C=314²L。
针对三次谐波:电路阻抗的幅值|Z|=(50/√2)/(1.755/√2)=28.49Ω。
而:Z=R+j(XL-Xc)=R+j(3ωL-1/3ωC)=10+j(942L-1/942C)。
所以:
1、0²+(942L-1/942C)²=28.49²。
解方程组:(942L-314²L/942)²=28.49²-10²=26.68²。
因此:L=26.68/837.333=0.03186(H)=31.86(mH)。
C=1/(314²×31.86/1000)=3.1834×10^(-4)(F)=318.34(μF)。
针对三次谐波:电感感抗为XL=3ωL=3×314×0.03186=30(Ω),容抗为:Xc=1/(3×314×318.34/1000000)=3.335(Ω)。
电压U3(相量)=50/√2∠-30°,电流I3(相量)=1.755/√2∠(-φ1)。
所以:Z=U3(相量)/I3(相量)=50/√2∠-30°/1.755/√2∠(-φ1)=28.49∠(φ1-30°)。
且:Z=R+j(XL-Xc)=10+j(30-3.335)=10+j26.665=28.49∠69.45°。
所以:φ1-30°=69.45°,φ1=99.45°。
——本题根据叠加定理,可以看做两个独立的电压源信号(基波、三次谐波),分别作用于同一个网络,产生两个不同的电流信号(基波、三次谐波)。区分不同谐波信号对电路阻抗的影响,即激励——响应的变化,就可以计算R、L和C。