4. Порядок оформлення звіту
1. Постановка завдання і мета роботи.
2. Хід виконання роботи.
3. Таблиці, графіки, результати розрахунків.
4. Висновки.
5. Контрольні питання
1. Сформулюйте визначення амплітудно-частотної і фазочастотної характеристик електричного кола.
2. Назвіть чинники, що визначають фундаментальність понять АЧХ і ФЧХ електричних кіл.
3. Що таке комплексні передавальні функції?
4. Що таке комплексні вхідні функції?
5. Що таке годограф комплексних функцій?
Лабораторна робота № 10
ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ В ЛІНІЙНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ
Мета роботи: вивчити класичний метод аналізу перехідних процесів в лінійних електричних колах з одним реактивним елементом.
1. Стислі теоретичні відомості
Перехідний режим електричних кіл. Закони комутацій
У попередніх лабораторних роботах вивчалися лінійні електричні кола в усталеному режимі, тобто в режимі, при якому напруги і струми в колах або не залежать від часу, або є періодичними функціями часу залежно від прикладеної дії
s(t) = s(t + T), t.
Усталений режим в колі досягається зазвичай через певний проміжок часу після початку дії, тому розглянуті раніше методи, аналізу не охоплюють так званий перехідний режим від початку дії до усталеного стану кола.
Перехідний режим роботи кола обумовлений наявністю в ньому реактивних елементів (індуктивності, ємності), в яких накопичується енергія магнітного і електричного полів. При різного роду діях (підключення до кола або виключення джерел електричної енергії, зміні параметрів кола) змінюється енергетичний режим роботи кола, причому ці зміни не можуть здійснюватися миттєво через безперервність зміни енергії електричного і магнітного полів (принцип безперервності), що і приводить до виникнення перехідних процесів. Слід підкреслити, що перехідні процеси в багатьох пристроях і системах зв'язку є складовою «нормальною» частиною режиму їх роботи. У той же час у ряді випадків перехідні процеси можуть приводити до таких небажаних явищ, як виникнення надструмів і перенапружень. Все це визначає важливість розгляду методів аналізу перехідних процесів в електричних колах.
У
основі методів розрахунку перехідних
процесів лежать закони комутації.
Комутацією
прийнято
називати будь-яку зміну параметрів
кола, його конфігурації, підключення
або відключення джерел,
що приводить до виникнення перехідних
процесів. Комутацію
вважатимемо миттєвою, проте перехідний
процес, як було відмічено вище, протікатиме
певний час. Теоретично
для завершення перехідного процесу
потрібний нескінченно
довгий час, але на практиці його приймають
кінцевим,
залежним від параметрів кола. Вважатимемо,
що комутація здійснюється
за допомогою ідеального ключа К
(рис.
10.1), опір
якого в розімкненому стані нескінченно
великий,
а в замкнутому дорівнює нулю. Напрям
замикання або розмикання ключа показаний
стрілкою. Також вважатимемо, якщо не
обумовлене інше, що комутація здійснюється
у момент t
= 0.
Р
озрізняють
перший і другий закони комутації.
Перший закон комутації пов'язаний з безперервністю зміни магнітного поля котушки Рисунок 10.1 індуктивності WL= Li2/2 і свідчить: у початковий момент t = 0+ безпосередньо після комутації струм в індуктивності має те ж саме значення, що і у момент t = 0– до комутації і з цієї миті плавно змінюється
iL(0–) = iL(0+) (1)
Другий закон комутації пов'язаний з безперервністю зміни електричного поля ємності Wc = Cu2/2; у початковий момент t = 0+ безпосередньо після комутації напруга на ємності має те ж саме значення, що і у момент t=0– до комутації і з цієї миті плавно змінюється:
uC(0–) = uC(0+) (2)
На відміну від струму в індуктивності iL і напруги на ємності иС напруга на індуктивності uL і струм в ємності iС можуть змінюватися стрибком, оскільки згідно з виразами
і
вони є похідними від iL і uC і з ними безпосередньо не пов'язана енергія магнітного і електричного полів. Значення струмів в індуктивності iL(0+) і напруг на ємностях uC(0+) утворюють початкові умови задачі.
Залежно від початкового енергетичного стану кола розрізняють два типи задач розрахунку перехідних процесів: задачі з нульовими початковими умовами, коли безпосередньо після комутації (при t =0+ iL(0+)= 0; uc(0+) = 0 (тобто WL(0+) + WC(0+) = 0) і задачі з ненульовими початковими умовами, коли iL(0+) 0 и uC(0+) 0 (тобто WL(0+) + WC(0+) 0). Нульові і ненульові значення початкових умов для iL і иС називаються незалежними, а початкові умови решти струмів і напруг залежними. Незалежні початкові умови визначаються за допомогою (1) і (2) законів комутації .