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

17.2) Расчет разветвленных магнитных цепей на постоянном токе

18) Включение цепи r, l, с на постоянное напряжение (колебательный случай).

З аданы параметры цепи: R, L, C; напряжение U ; независимые начальные условия:

, (1.41)

Требуется найти ток i и

напряжения , , . Составим интегродифференциальное уравнение равновесия напряжений в контуре

Для получения дифференциального уравнения выразим ток i через напряжение : ; (1.43)

Общее решение уравнения (1.43) имеет вид ; .

Свободная составляющая является общим решением однородного уравнения

Соответствующее характеристическое уравнение

или . (1.45)

Характеристическое уравнение (1.45) проще составить, записав для цепи комплексное входное сопротивление

.

При --

Приравняв к 0, получим характеристическое уравнение (1.45).

Корни уравнения (1.45)

, (1.46)

где – коэффициент затухания, – резонансная частота.

Решение однородного уравнения (1.44) зависит от вида корней и . Из (1.46) следует, что корни могут быть вещественными неравными ( ), вещественными равными ( ) и комплексно-сопряжёнными ( ).

Колебательный случай: корни (1.46) характеристического уравнения комплексно-сопряжённые: ; , (1.55)

где – частота собственных (свободных) колебаний контура.

Выражения для и в этом случае можно вывести, воспользовавшись результатами, полученными ранее для апериодического процесса (1.53), (1.54).

После подстановки и (1.55) в выражение (1.53) с учётом :

.(1.56)

Используя формулы Эйлера для комплексных чисел, далее получим формулу

(1.57)

Дальнейшее упрощение формулы (1.57) возможно, если учесть геометрическую связь между , и (1.55) (рис. 1.23):

; ; , Переходный ток найдём, воспользовавшись формулой (1.56):

(1.59)

где .

Переходное напряжение на индуктивности

. (1.60)

Графики и представлены на рис. 1.24 а, б.

Для характеристики скорости затухания колебаний используют отношение называемое декрементом затухания (от англ. decrementуменьшение, степень убыли), показывающее, во сколько раз ток или напряжение уменьшаются за период (рис. 1.24 б): . (1.61)

Натуральный логарифм этого отношения называют логарифмическим декрементом затухания: . (1.62)

Представив в выражении (1.62) и через параметры цепи и ,получим формулу

где – характеристическое сопротивление; – добротность контура.

Эта формула показывает связь между логарифмическим декрементом и добротностью контура. Чем меньше потери в контуре и соответственно выше добротность , тем медленнее затухают колебания, т.е. тем меньше и . В предельном (теоретическом) случае при , , , , из формул (1.58) и (1.60) находим

, , .(1.64)

Таким образом, сразу после коммутации в контуре устанавливается стационарный режим гармонических колебаний напряжений и тока с частотой , при этом напряжение изменяется в пределах от 0 до .

В практических задачах время колебательного переходного процесса (в САР – время регулирования) отсчитывают в тот момент, когда разность между мгновенным значением напряжения (или тока) и его принуждённым (установившимся) значением не превышает заданной малой величины, обычно (рис. 1.24 а). При этом достаточно близко совпадает с затуханием огибающей колебания за время, равное .

Найдём число периодов свободных колебаний за время .

. (1.65)

Формула (1.65) справедлива при , что имеет место при (при малых затуханиях) и даёт способ оценки добротности контура с помощью осциллограммы переходного процесса.

Практический интерес представляет также максимальное отклонение напряжения от установившегося значения (рис. 1.24 а). Обычно выражают в процентах от . На рис. 1.24 а .

В импульсной технике характеризует величину выброса фронта импульса, в САР – наибольшее перерегулирование.