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Taller de circuitos AC, Apuntes de Física de Dispositivos Energéticos

contiene 10 ejercicios resueltos del libro del Sadiku

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 03/05/2019

alejandrocorrales
alejandrocorrales 🇨🇴

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bg1
Chapter 10, Solution 17.
Consider the circuit below.
At node 1,
234j
20100 2111 VVVV
2
12j)10j3(
3
20100 V
V
(1)
At node 2,
2j-21
20100 2212 VVVV
21 )5.0j5.1(5.0-20100 VV
(2)
From (1) and (2),
2
1
2j-310j1
)j3(5.05.0-
20100
20100
V
V
5.4j1667.0
2j-310j1
5.0j5.15.0-
2.286j45.55-
2j-20100
5.0j5.120100
1
5.364j95.26-
20100310j1
201005.0-
2
3
1
-
j
2
2
10020 V
j
4
+
V1 V
Io
2
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Taller de circuitos AC y más Apuntes en PDF de Física de Dispositivos Energéticos solo en Docsity!

Consider the circuit below.

At node 1,

j 4 3 2

100 20 V 1 V 1 V 1  V 2

2

1 ( 3 j 10 ) j 2 3

100 20 V

V

At node 2,

1 2 - j 2

100 20 V 2^ V 1 V 2 V 2

100  20 - 0. 5 V 1 (^) ( 1. 5 j 0. 5 ) V 2

(2)

From (1) and (2),

2

1

1 j 103 - j 2

    1. 5 0. 5 ( 3 j)

V

V

  1. 1667 j 4. 5 1 j 103 - j 2
    1. 5 1. 5 j 0. 5   
    1. 45 j 286. 2 100 20 - j 2

100 20 1. 5 j 0. 5

1    

    1. 95 j 364. 5 1 j 103 100 20

- j 2

100  20  V

j 4

V 1 V

Io

2

1 V 1

2 V 2

  1. 3333 j 9
    1. 5 j 78. 31

1 2 1 2 o 

V V

I

I (^) o  9.25-162.12A

0 0 +20.0000i 1.0000 -18.0000i

V=[12i;0;-8]

V =

0 +12.0000i

0

-8.

I=inv(Z)*V

I =

2.0557 + 3.5651i

0.4324 + 2.1946i

0.5894 + 1.9612i

Vo = –j200(I 2 – I 3 ) = –j200(–0.157+j0.2334) = 46.68 + j31.4 = 56.2633.93˚

vo = 56.26cos(100t + 33.93˚) V.

I 1

  • I x

V Z

o 120   90

  • I 2 Z=80-j35 

I z

  • I y o 120   30 V Z
  • I 3

For mesh x,

ZI (^) x  ZIzj 120 (1)

For mesh y,

ZI ZI 120 30 103. 92 j 60

o y ^ z    (2)

For mesh z,

 ZI (^) x ZIy 3 ZIz 0 (3)

Putting (1) to (3) together leads to the following matrix equation:

AI B

  1. 92 j 60

j 120

I

I

I

( 80 j 35 ) ( 80 j 35 ) ( 240 j 105 )

0 ( 80 j 35 ) ( 80 j 35 )

( 80 j 35 ) 0 ( 80 j 35 )

z

y

x

 

Using MATLAB, we obtain

  • 0.815 j1.
    • 2.181-j0.
  • 0.2641 j2.

I inv(A)*B

1 0.^26412.^3662.^3896.^37 A

o IIx   j  

2 1.^91671.^41162.^38143.^63 A

o IIyIx   j  

3 2.^1810.^9542.^3823.^63 A

o I  Iy   j  

Consider the network shown below.

I (^) o I 2

S 2

I +

S 2  1. 2 j 0. 8 kVA

sin(cos ( 0. 9 )) 4 j 1. 937 kVA

  1. 9

4 j

  • 1 S 3    

Let S 4  S 2  S 3  5. 2 j 1. 137 kVA

But

S (^) 4  V o I 2

3

  • 4 2 j

j

o

V

S

I

I 2  11. 37  j 52

Similarly, sin(cos ( 0. 707 )) 2 ( 1 j)kVA

  1. 707

2 j

  • 1 S 1    

But

S 1 (^)  V o I 1

3

  • 1 1 j j

j

Vo

S

I

I 1 – 14.142 + j14.

I oI 1  I 2 -2.772j66.14  66.292.4° A

S oVoI o

S o ( 100  90 )( 66. 2 -92.4) VA

S (^) o  6.62–2.4° kVA

66.292.4° A, 6.62–2.4° kVA

S 1 S 3

Vo

1

So

Consider the circuit below.

0.2 + j0.04

sin(cos ( 0. 8 )) 15 j 11. 25

  1. 8

15 j

  • 1 S 2    

But

S (^) 2  V 2 I 2

15 j 11. 25

2

*^2 2

V

S

I

I 2  0. 125 j 0. 09375

V 1  V 2  I 2 ( 0. 3 j 0. 15 )

V 1  120 ( 0. 125 j 0. 09375 )( 0. 3 j 0. 15 )

V 1  120. 02 j 0. 0469

sin(cos ( 0. 9 )) 10 j 4. 843

  1. 9

10 j

  • 1 S 1    

But

S 1 (^)  V 1 I 1

1

*^1 1 V

S

I

I 1  0. 093 -25.82 0. 0837 j 0. 0405

II 1  I 2  0. 2087 j 0. 053

V s  V 1  I ( 0. 2 j 0. 04 )

V s ( 120. 02 j 0. 0469 )( 0. 2087 j 0. 053 )( 0. 2 j 0. 04 )

V s  120. 06 j 0. 0658

V s  120. 060. 03V

I

I 1

I 2 0.3 +^ j0.15^ 

V (^) s V 1 V 2

 

(a) 15 mH 2 601510 5. 655

3    j x x xj

We apply mesh analysis as shown below.

I 1

I x

120<

o V 10 

I n

30 

I z

o V I y

j5.655 

I 2

For mesh x,

120 = 10 I x - 10 I z (1)

For mesh y,

120 = (10+j5.655) I y - (10+j5.655) I z (2)

For mesh z,

0 = -10 I x –(10+j5.655) I y + (50+j5.655) I z (3)

Solving (1) to (3) gives

I x = 20, I y = 17.09-j5.142, I z = 8

Thus,

I 1 =I x =20 A

I 2 =-I y =- 17.09+j5.142 = 17. 85 163. 26 A

o

I n =I y - I x = –2.91 –j5.142 = (^5). 907 119. 5 A o  

(b) S 1  ( 120 )I x 120 x 20  2400 , S 2 ( 120 )I y 2051 j 617

 

SS 1S 2[ 4. 451j 0. 617 ] kVA

(c ) pf = P/S = 4451/4494 = 0.9904 (lagging)