Пример расчета переходного процесса операторным методом

Определим операторным методом uL(t) в электрической цепи, схема которой показана на рис. 6.1, если известно, что Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = 70 В, L = 0,3 Гн, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Ф, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Ф, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru =30 Ом, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = 60 Ом, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = 50 Ом.

Для подготовки задачи к решению определим независимые начальные условия из расчета установившегося режима до коммутации. Докоммутационная схема (рис. 6.2) работает при воздействии постоянной э.д.с., поэтому L представляет собой нулевое сопротивление, С – разрыв.

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Рис. 6.1. Схема к примеру расчета цепи операторным методом Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Рис. 6.2. Схема для определения независимых начальных условий

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Из уравнения, составленного по 2-му закону Кирхгофа, находим

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Откуда Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Строим эквивалентную операторную схему.

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Рис. 6.3. Эквивалентная операторная схема

В операторной схеме индуктивное и емкостное сопротивления имеют вид pL и Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru , в схему введены дополнительные источники, учитывающие ненулевые начальные условия Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru и Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru . Вместо постоянной Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru появляется ее изображение Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Расчет построенной операторной схемы ведем любым известным методом, например, методом контурных токов.

Для выбранных на схеме рис. 6.3 контуров уравнения имеют вид:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ,

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Главный определитель системы D:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Частный определитель Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru :

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

При значении емкости Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Ф получаем:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ;

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Изображение контурного тока:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Оригинал тока Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru находим по теореме разложения. Корни полинома знаменателя Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru . Режим, соответствующий различным отрицательным корням, апериодический.

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ;

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Таким образом, Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru =

= Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Напряжение Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru можно вычислить как Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Тогда Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Напряжение Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru можно было бы вычислить иначе, предварительно определив изображение его Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru по найденному изображению тока:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Затем от изображения Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru перейти к оригиналу Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Рассмотрим особенности применения операторного метода при комплексных корнях.

Для этого в приведенном выше примере изменим значение емкости. Пусть Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Ф. Тогда главный определитель системы Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru и частный определитель Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru (p) подучат следующие значения:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ,

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Корни полинома знаменателя Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru

Оригинал тока вычисляется как

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru =0,583+ Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru =0,583+ Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru + Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru = Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru .

Часто при наличии в схемах источников э.д.с. синусоидальной формы операторный метод используется только для расчета свободных составляющих искомых реакций. При этом принужденные составляющие рассчитываются известными методами анализа установившихся режимов.

Для нахождения изображений свободных составляющих искомых реакций составляется эквивалентная операторная схема для свободных составляющих. В этой схеме отсутствуют изображения источников тока или э.д.с., соответствующие заданным источниками тока или э.д.с. синусоидальной формы. Расчетные источники учитывают ненулевые начальные условия только свободных составляющих тока в катушке и напряжения на конденсаторе и имеют значения Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru и Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru . Для вычисления Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru и Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru необходимо исходить из следующих равенств:

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru , Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ,

Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru , Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru ,

где Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru – независимые начальные условия, найденные из расчета цепи до коммутации; Пример расчета переходного процесса операторным методом - student2.ru – начальные значения соответствующих функций в установившемся режиме.

Наши рекомендации