Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Во имя отца и сына и святого духа аминь))-21 20...docx
Скачиваний:
12
Добавлен:
27.09.2019
Размер:
15.1 Mб
Скачать

18.2) Нелинейное сопротивление при гармоническом воздействии. Понятие о режиме малого и большого сигнала.

19.1)Расчёт переходных процессов операторным методом

Преобразование Лапласа и его свойства

Основой операторного метода является интегральное преобразование Лапласа

, где – вещественная функция времени (напряжение или ток), удовлетворяющая условиям, называемая оригиналом; – функция комплексной переменной (комплексной частоты) , называемая изображением по Лапласу. Сокращённо формулу (2.1) (прямое преобразование Лапласа функции ) записывают в виде . Связь между и обозначают также, как , где « » – знак соответствия.

Что касается ограничений, налагаемых на условиями Дирихле, то реальные напряжения и токи им всегда удовлетворяют.

Найдём изображения для простейших функций времени (напряжений).

1. ;

. Таким образом .

2. ;

4.

, (2.5)

откуда ; . 5.

Рассмотрим два важных свойства преобразования Лапласа.

1). Теорема дифференцирования. Изображение первой производной функции равно изображению функции, умноженному на , минус значение функции при .

.

В частном случае, когда , . (2.11)

2).Теорема интегрирования. Изображение интеграла функции равно изображению этой функции, делённому на .

. (2.12)

Изображения по Лапласу напряжений на резисторе, индуктивности и ёмкости

Н айдём изображения напряжений для простейших цепей (рис. 2.1 а, б, в), используя обозначения: ; .

В цепи на рис. 2.1 а мгновенные напряжение и ток связаны законом Ома

, и изображение имеет вид .

Операторная схема замещения цепи рис. 2.1 а показана на рис. 2.2 а.

, где Z-комплексное сопротивление.

В общем случае Z имеет некоторую действительную часть R и некоторую мнимую часть jX:

Закон Ома в операторной форме. Внутренние ЭДС. На

р ис. 8.26 изображена часть сложной разветвленной электрической цепи. Между узлами а и b этой цепи включена ветвь, содержащая R,L,С и источник ЭДС е(t). Замыкание ключа К. в схеме приводит к переходному процессу. До коммутации ток i=i(0_) и напряжение на конденсаторе Uс=Uc(0_). Запишем падение напряжения на участке цепи: Заменим на , на =>

Перейдём к изображениям:

Тогда падение примет вид: после преобр

-закон Ома в операторной форме

  • - комплексный корень характеристического уравнения

Данная запись закона справедлива для присутствия ЭДС в цепи и для ненулевых начальных условий.

- внутр ЭДС (запас энергии в магнитном поле катушки)

- внутр ЭДС (запас энергии в электрич поле кондёра)

- закон Ома в оперной форме для отсутсвия ЭДС и для нулевых начальных условий.

Первый закон Кирхгофа в операторной форме:

1) алгебраическая сумма мгновенных значений токовсходящихся в любом узле схемы , равна нулю:

, т.е. , а в операторной форме .

Второй закон Кирхгофа в операторной форме:

П редварительно выбираем направление обхода контура и направления токов в ветвях:Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для контура рис. 8.28. Контур обходим по часовой стрелке. Катушки включены согласно, но из-за того что токи в ветвях направлены в разные стороны появляется знак минус. Падение напряжения на равно ,на по аналогии.

На кондёре есть начальное напряжение примем его согласно току .

тогда получаем следующее уравнение:

Все слагаемые заменим операторными изображениями:

После преобразований запишем в свёрнутом виде:

где: В общем виде второй закон Кирхгофа в операторной форме следующий:

преобразования Лапласа позволяет упростить исходные функции времени, и особенно операции дифференцирования и интегрирования. В результате решение интегро-дифференциальных уравнений относительно оригиналов сводится к решению алгебраических уравнений относительно их изображений.

Отметим аналогию между операторным методом и комплексным методом расчёта цепей синусоидального тока. В обоих случаях операции над функциями времени заменяются операциями над их символами (либо изображениями по Лапласу, либо комплексными числами