Переходные процессы 1 (Переходные процессы)
Описание файла
Файл "Переходные процессы 1" внутри архива находится в папке "Переходные процессы". Документ из архива "Переходные процессы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теоретические основы электротехники (тоэ)" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "теоретические основы электротехники (тоэ)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Переходные процессы 1"
Текст из документа "Переходные процессы 1"
Домашнее задание № 3.1
-
Определить значения всех токов и напряжений, а также их производных для моментов времени , , . Результаты расчёта занести в таблицу 1.
Таблица 1.
-
Определить законы изменения во времени токов и напряжений, указанных на схеме стрелками. Построить временные зависимости рассчитанных токов и напряжений.
-
Определить длительность (время) переходного процесса.
Примечание. В соответствии с ГОСТ, в схемах указано начальное положение ключа.
-
Определение значений токов и напряжений непосредственно до коммутации.
До коммутации ключ замкнут. Поэтому по первому закону Кирхгофа:
По второму закону Кирхгофа имеем для левого контура:
Решая совместно эти два уравнения, получим:
Напряжение на конденсаторе до коммутации равняется напряжению источника ЭДС:
Напряжение на индуктивности до коммутации равняется нулю , так как сопротивление индуктивности постоянному току равняется нулю. Напряжения на резисторах равняются:
До коммутации имеет место установившийся процесс, в котором и , поэтому:
-
Определение токов и напряжений непосредственно после коммутации.
После коммутации ключ разомкнут. Согласно законам коммутации ток через индуктивность и напряжение на конденсаторе не могут измениться скачком, поэтому сразу после коммутации они равняются их значениям до неё:
Согласно первому закону Кирхгофа, имеем:
По второму закону Кирхгофа для контура, образованного первой и второй ветвями:
Откуда:
Так как сразу после коммутации ток через конденсатор равняется , тогда
Так как токи не изменились сразу после коммутации, то напряжения на резисторах такие же:
В установившемся режиме сопротивление индуктивности постоянному току равняется нулю (поэтому ), а сопротивление конденсатора постоянному току равняется бесконечности, поэтому ток в первой ветви равен нулю:
Тогда ток во второй ветви равняется току источника:
И напряжение на резисторе равняется нулю:
Напряжение на резисторе равняется:
Для левого контура по второму закону Кирхгофа и установившегося процесса имеем:
Составим таблицу:
По законам Кирхгофа для послекоммутационного режима:
Для свободных составляющих токов:
Поэтому характеристическое уравнение имеет вид:
Или после нахождения определителя и приведения к общему знаменателю:
Его корни равняются:
Подставляя числовые значения, получим:
Корни характеристического уравнения комплексно-сопряжённые вида , поэтому свободная составляющая тока имеют вид:
Его производная:
Ток равняется сумме свободной и принуждённой составляющих:
Принуждённая составляющая обусловлена источниками в схеме, поэтому принуждённая составляющая токов равняется:
Найдём значения свободной составляющей тока в момент после коммутации :
Таким образом, получим первое уравнения для нахождения и :
Первая производная от свободной составляющей тока , учитывая, что принуждённая составляющая тока , в момент времени равняется:
Таким образом, получим второе уравнение:
Решим совместно систему уравнений:
Отсюда получим:
Значит, свободная составляющая тока равняется:
Напряжение на конденсаторе тоже состоит из свободной и принуждённой составляющей:
Свободная составляющая напряжения на конденсаторе имеет вид:
Найдём значение свободной составляющей напряжения на конденсаторе в момент времени :
Таким образом:
Так как производная от принуждённой составляющей напряжения на конденсаторе по времени равна нулю (так как ), первая производная от свободной составляющей в момент времени равняется:
Первая производная имеет вид:
Таким образом, воспользовавшись начальными условиями, получим 2 уравнения:
Из этих уравнений найдём:
Таким образом, свободная составляющая напряжения на конденсаторе имеет вид:
И напряжение на конденсаторе:
Практическая длительность переходного процесса , то есть порядка .
Ответ: