problema del circuito de CA

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Necesito ayuda con el siguiente problema:

Dado el circuito de corriente sinusoidal (adjunto 1) con datos dados: $$ \ underline {E} = 100V, \ underline {E_1} = 40V, \ underline {Z} = (10 + j10) \ Omega, \ omega = 10 ^ 5rad / s, L = 1mH, $$ $$ C = 0.1uF. $$ Encuentre $$ \ subrayado {I_L}, \ subrayado {U_ {16}} $$, potencia activa y reactiva en la rama 2-5 .

Usandoelanálisisdecorrientedebuclepodemosencontrarcuatrobucles(anexo2)quecorrespondenalsistemalinealdecuatroecuacionescomplejas:

$$ C_1: (2 \ underline {Z} + jX_L) \ underline {I_ {C1}} - \ underline {Z} \ underline {I_ {C2}} - \ underline {Z} \ underline {I_ { C3}} + \ subrayado {Z} \ subrayado {I_ {C4}} = \ subrayado {E_1} - \ subrayado {E} $$

$$ C_2: 2 \ underline {Z} \ underline {I_ {C2}} - \ underline {Z} \ underline {I_ {C1}} + \ underline {Z} \ underline {I_ {C3}} + \ underline {Z} \ underline {I_ {C4}} = \ underline {E_1} + \ underline {E} $$

$$ C_3: 2 \ underline {Z} \ underline {I_ {C3}} - \ underline {Z} \ underline {I_ {C1}} + \ underline {Z} \ underline {I_ {C2}} - \ underline {Z} \ underline {I_ {C4}} = \ underline {E} $$

$$ C_4: (2 \ underline {Z} -jX_C) \ underline {I_ {C4}} + 2 \ underline {Z} \ underline {I_ {C1}} + \ underline {Z} \ underline {I_ {C2}} - \ underline {Z} \ underline {I_ {C3}} = \ underline {E_1} - \ underline {E} $$

Esto da: $$ (20 + j120) \ underline {I_ {C1}} - (10 + j10) \ underline {I_ {C2}} - (10 + j10) \ underline {I_ {C3}} + (20 + j20) \ subrayado {I_ {C4}} = - 60 $$

$$ (- 10-j10) \ underline {I_ {C1}} + (20 + j20) \ underline {I_ {C2}} + (10 + j10) \ underline {I_ {C3}} + (10 + j10) \ subrayado {I_ {C4}} = 140 $$

$$ (- 10-j10) \ underline {I_ {C1}} + (10 + j10) \ underline {I_ {C2}} + (20 + j20) \ underline {I_ {C3}} + (- 10-j10) \ subrayado {I_ {C4}} = 100 $$

$$ (20 + j20) \ underline {I_ {C1}} + (10 + j10) \ underline {I_ {C2}} - (10 + j10) \ underline {I_ {C3}} + (20- j80) \ underline {I_ {C4}} = - 60 $$

Después de reducir a 3x3 sistema:

$$ (30 + j230) \ underline {I_ {C1}} + (- 10-j10) \ underline {I_ {C3}} + (50 + j50) \ underline {I_ {C4}} = 20 $ $

$$ (10 + j110) \ underline {I_ {C1}} + (10 + j10) \ underline {I_ {C3}} + (10 + j10) \ underline {I_ {C4}} = 20 $$

$$ (40 + j140) \ underline {I_ {C1}} + (- 20-j20) \ underline {I_ {C3}} + (40-j60) \ underline {I_ {C4}} = - 120 $$

Después de reducir a 2x2 sistema:

$$ (40 + j340) \ underline {I_ {C1}} + (60 + j60) \ underline {I_ {C4}} = 60 $$

$$ (- 20-j320) \ underline {I_ {C1}} + (- 60-j160) \ underline {I_ {C4}} = - 160 $$

$$         \ begin {bmatrix}         40 + j340 & 60 + j60 \\         -20-j320 & -60-j160 \\         \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix}         \ underline {I_ {C1}} \\         \ underline {I_ {C4}} \\         \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix}         60 \\         -160 \\         \ end {bmatrix} \ Rightarrow $$

$$ \ begin {bmatrix}         40 + j340 & 60 + j60 & 60 + j0 \\         -20-j320 & -60-j160 & -160 + j0 \\         \ end {bmatrix} = $$

$$ \ begin {bmatrix} 40 y amp; -340 & 60 y amp; -60 & 60 y amp; 0 \\ 340 y amp; 40 y amp; 60 y amp; 60 y amp; 0 & 60 \\ -20 & 320 y amp; -60 & 160 & -160 & 0 \\ -320 & -20 & -160 & -60 & 0 & -160 \\ \ end {bmatrix} $$

La forma escalonada reducida de esta matriz es: $$ \ begin {bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & 1275/7481 & -240/7481 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 240/7481 & 1275/7481 \\ 0 & 0 & 1 & 0 & 303/7481 & 7688/7481 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & -7688/7481 & 303/7481 \\ \ end {bmatrix} $$

Ahora:

$$ \ underline {I_ {C1}} = \ frac {1275} {7481} + j \ frac {240} {7481}, \ underline {I_ {C4}} = \ frac {303} {7481} -j \ frac {7688} {7481} \ Rightarrow \ underline {I_ {C3}} = \ frac {8209} {7481} -j \ frac {15089} {7481}, $$$$ \ underline {I_ {C2 }} = \ frac {22565} {7481} -j \ frac {14675} {7481} $$

$$ \ underline {I_L} = \ underline {I_ {C1}}, \ underline {U_ {16}} = - jX_C \ underline {I_ {16}}, \ underline {I_ {16}} = \ subrayado {I_ {C2}} \ Rightarrow \ underline {U_ {16}} = - \ frac {1467500} {7481} -j \ frac {2256500} {7481} $$

El poder activo y reactivo en la rama 2-5 se puede encontrar por poder aparente complejo, $$ \ subrayado {S_ {25}} = \ subrayado {U_ {25}} \ subrayado { {I_ {52}} ^ {*}} $$

$$ \ underline {I_ {52}} = \ underline {I_ {C1}} + \ underline {I_ {C2}} + \ underline {I_ {C3}} = \ frac {32049} {7481} - j \ frac {29524} {7481} $$ $$ \ underline {U_ {25}} = \ underline {E_1} - \ underline {I_ {52}} \ underline {Z} = - \ frac {316490} {7481} -j \ frac {25250} {7481} \ Rightarrow \ underline {S_ {25}} = - \ frac {9397707010} {55965361} -j \ frac {10153288010} {55965361} $$

$$ \ Rightarrow P = - \ frac {9397707010} {55965361} W, Q = - \ frac {10153288010} {55965361} var $$

Pregunta : ¿Podría alguien verificar si los resultados son correctos?

ACTUALIZAR :

Pregunta: ¿Qué tipo de simulación se puede utilizar en OrCAD Capture CIS Lite 16.6 para verificar estos resultados?

    
pregunta user300048

3 respuestas

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¿Me estoy perdiendo algo? ¿Dónde está la fuente de CA? Mucha reactancia y algunas baterías es todo lo que veo. En estado estable, me parece un problema de CD.

    
respondido por el dmb
0

Usando Orcad Capture CS Lite es bastante fácil realizar un análisis de CA y ver el comportamiento de este circuito. A continuación, se detallan los pasos que seguiría si estuviera en su lugar:

  1. Construye el circuito en PSpice
  2. Haz clic en el botón "Crear nuevo perfil de simulación"
  3. Seleccione AC sweep e ingrese el rango de barrido deseado, puntos por década, etc.
  4. Ejecuta la simulación
  5. Traza los rastros de interés
  6. Use el cursor para tomar medidas según sea necesario.

Hay algunos buenos tutoriales para este tipo de simulación aquí y aquí .

    
respondido por el Takide
0

Puede reconstruir el circuito como está en OrCAD, con las siguientes modificaciones:

  1. sustituya el \ $ \ subrayado Z \ $ con una impedancia inductiva hecha de una serie RL, con R = 10 \ $ \ Omega \ $ y L = 10 / \ $ \ omega \ $ = 0.1mH;

  2. modifique las fuentes \ $ \ underline E \ $ y \ $ \ underline E_1 \ $ para que tengan estos valores: AC 100 y AC 40 , respectivamente;

  3. solo simular para una sola frecuencia, que es \ $ 10 ^ 5 \ $ / (2 \ $ \ pi \ $). Debería haber una opción en el panel de control de simulación para una lista de frecuencias, solo elija una. Desafortunadamente, como no tengo OrCAD, solo puedo dar un ejemplo de cómo se vería en LTspice: .ac list {10k/(2*pi)} .

También puede nombrar los nodos en su esquema y, por último, no olvide agregar un terreno en alguna parte, ya que cada cálculo se realiza con respecto al potencial cero. Entonces, todos los resultados deben ser referidos a ese punto.

    
respondido por el a concerned citizen

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