- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •Перечень условных обозначений
- •1 Основные теоретические положения
- •1.1. Физические основы переходных процессов
- •1.2 Математический аппарат и алгоритмы расчетов
- •1.2.1 Классический метод анализа переходного процесса
- •1.2.2 Операторный метод расчета (метод преобразования Лапласа)
- •1.2.3 Расчет методом интеграла Дюамеля
- •1.2.4 Метод переменных состояния переходных процессов
- •2 Классический метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях
- •2.1 Примеры расчета переходных процессов в цепях с индуктивностью
- •Имеет один отрицательный и действительный корень
- •Решение
- •И подставим его в первое уравнение системы:
- •Источника напряжения
- •Получим характеристическое уравнение
- •Решение
- •Первый способ
- •Решение
- •Ом; Ом.
- •Решение
- •Решение
- •И падение напряжение на индуктивности
- •Решение
- •Поэтому в соответствии с первым законом Кирхгофа для узла “1” ток в индуктивности, питаемый источником тока равен току в ветви с резистором: а.
- •Откуда составляем характеристическое уравнение:
- •Где ток в конденсаторе.
- •Отсюда находим характеристическое уравнение:
- •С-1; с-1.
- •С-1; с-1.
- •Решение
- •Напряжение между узлами 1 и 2 определяется как:
- •И подставим туда ток конденсатора (2.6.6):
- •Откуда характеристическое уравнение оду будет иметь вид:
- •2.8 Задачи для самостоятельного решения
- •3 Операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях
- •3.1 Примеры расчета переходных процессов в цепях постоянного тока
- •Решение
- •Решение
- •3.2 Примеры расчета переходных процессов в цепях переменного тока
- •С-1; с-1;
- •По закону Ома для участка цепи определяем искомый операторный ток:
- •С-1; с-1;
- •4 Расчет переходных процессов с помощью интеграла дюамеля
- •4.1 Примеры расчета переходных и импульсных характеристик
- •Тогда по закону Ома в операторной форме определяем ток
- •Решение
- •С-1; с-1;
- •4.2 Примеры расчета переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля
- •Решение
- •4.3 Задачи для самостоятельного решения
- •5 Расчет переходных процессов методом переменных состояния
- •5.1 Примеры расчета
- •Определим собственные значения матрицы a, т.Е. Корни уравнения
- •. Определим собственные значения матрицы a, т.Е. Корни уравнения
- •5.2 Задачи для самостоятельного решения
- •Список литературы
- •Содержание
- •Часть II
- •190008, Г.С.-Петербург, ул. Лоцманская, 3.
С-1; с-1;
Используя теорему разложения найдем искомый ток:
А.
Здесь
Окончательно,
А.
Результаты расчетов двумя методами совпали.
Задача 3.4.3 Решить задачу 2.5.2 операторным методом.
|
Решение Операторная схема замещения представлена на рис. 3.4.3.а, для которой
1) Расчет операторных токов. Для операторной схемы замещения составляем систему из трех алгебраических уравнений: первое – на основании первого закона Кирхгофа для узла “1”; второе – по второму закону Кирхгофа для контура с индуктивностью и конденсатором; третье |
Рис. 3.4.3.а |
– в соответствии со вторым законом Кирхгофа для внешнего контура:
Решим приведенную систему уравнений методом Крамера. Для этого сначала найдем главный определитель системы и его алгебраические дополнения:
Теперь определим операторные токи:
По закону Ома находим операторное напряжение
Определим корни полинома знаменателя и его производную по–
с-1;
с-1;
По тереме разложения определим ток
А.
Здесь
Аналогично определим ток
А,
где
Для определения тока и напряжениянайдем корни полиномаи его производную –
с-1;
с-1;
По тереме разложения определим ток
А.
Здесь
Аналогичным образом найдем напряжение на конденсаторе в функции времени:
В,
где
Окончательно запишем полученные искомые временные функции:
А;
А;
А;
В.
Результаты расчетов совпали с результатами решения задачи 4.5.2.
3.5 Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.5.1Найти оригиналсоответствующий операторному изображению по Лапласудля случаев: а)б)
Задача 3.5.2Дано операторное изображение (по Лапласу) токаНайти оригинал
Задача 3.5.3 Определить значения временных функцийприипо их операторным изображениям: а)б)
Задача 3.5.4Решить задачу 2.8.1 операторным методом.
Задача 3.5.5Решить задачу 2.8.4 операторным методом.
Задача 3.5.6 В цепи постоянного тока, схема которой представлена на рис. 3.5.6, в момент временипроисходит замыкания ключа К. Найти операторное изображение напряжения | ||
Рис. 3.5.6 | ||
|
Задача 3.5.7В цепи, представленной на рис. 3.5.7 в момент временипроисходит коммутация – замыкания ключа К. Найти токДаны следующие параметры цепи:Ом,Ом,мкФ. Решить задачу для двух случаев: а)В, б)В. | |
Рис. 3.5.7 | ||
Задача 3.5.8 В цепи, изображенной на рис. 3.5.8, в момент временипроисходит подключение постоянного напряженияНайти операторное изображение тока | ||
Рис. 3.5.8 |
|
Задача3.5.9В цепи, представленной на рис. 3.5.9 в момент временипроисходит коммутация – размыкание ключа К. Для заданной цепи начертить операторную схему замещения с учетом независимых начальных условий, еслиВ,Ом,Ом,Ом,Ом,мГн,мкФ. |
Рис. 3.5.9 | |
|
Задача 3.5.10Конденсатор емкостьюмкФ, заряженный до напряженияВ, приподключается к параллельно соединенным катушке индуктивности и резистору, путем замыкания ключа К. Определить ток заряда, если заданы следующие параметры цепи:мГн,Ом,Ом. Схема электрической цепи приведена на рис. 3.5.10.
|
Рис. 3.5.10 | |
|
Задача 3.5.11На рис. 3.5.11 изображена цепь постоянного тока, запитанная источником ЭДСВ. В начальный момент времени ключ К шунтирует резисторНайти все токи и напряжение, при следующих параметрах цепи:Ом,Ом,Гн,нФ. |
Рис. 3.5.11 |
|
|
Задача 3.5.12Цепь, схема которой представлена на рис. 3.5.12 в момент коммутации отключается от источника синусоидальной ЭДСВ. Найти токПараметры цепи:Ом,мГн,мкФ. |
Рис. 3.5.12 |
Задача 3.5.13Решить задачу 2.8.9 операторным методом
Задача 3.5.14В цепи, приведенной на рис. 3.5.14. в начальный момент времени происходит коммутация – переключение контакта К из положения “1” в положение “2” Найти все токи, если:В,В,А,Ом,Ом,Гн,Гн. | |
Рис. 3.5.14 |
Задача 3.5.15Решить задачу 2.8.12 операторным методом.