Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Л.Р._1_RC;RL_постійна_моя.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
06.05.2019
Размер:
523.26 Кб
Скачать

Перехідний пароцес в rl-колі

Розглянемо перехідний процес при вмиканні котушки з параметрами R, L на постійну напругу U.

Рис. 1

Після комутації кола, схема якого показана на рис. 1, рівняння складене за другим законом Кірхгофа для миттєвих значень напруг має вигляд:

Струм під час перехідного процессу

де івим — вимушена складова струму, яка дорівнює струму у колі після закінчення перехідного процесу,

ів — вільна складова струму, яка є загальним розв’язком диференційного рівняння

Характеристичне рівняння

Корінь характеристичного рівняння

Вільна складова струму

Сталу інтегрування А визначаємо для моменту t = t(0+) з врахуван­ням того, що струм в індуктивному елементі i(0) = i(0+) = 0:

Звідси і розв’язок рівняння має вигляд:

Тут — стала часу кола з параметрами L та R. Оскільки L визначено в генрі, а R — в омах, то тобто стала τ має розмірність часу.

Отже, перехідний струм при вмиканні котушки з параметрами R та L на постійну напругу U визначається рівнянням:

Миттєве значення напруги, на резисторі

Напруга на ідеальному індуктивному елементі L

Рис. 2

Часові залежності і(t), иR(t), иL(t) показані на рис. 2. 3 рисунка видно, що в перший момент після комутації струм у колі дорівнює нулю і вся напруга U прикладена до елемента L. Через час t = 3∙τ напруга на резисторі иR = 0,95∙U, а напруга на елементі L иL = 0,05∙U. Перехідний процес проходить без небезпечних стрибків струму чи напруги.

Перехідний процес в rс-колі

Проаналізуємо процес вмикання -кола на постійну напругу (рис. 3) за наведеним порядком розрахунку:

Рис. 3

За законом Кірхгофа для напруг для контуру, утвореного після замикання ключа К, маємо

Оскільки

тоді

Характеристичне рівняння

Корінь характеристичного рівняння

де ― стала часу.

Тоді вільна складова напруги на ємності

де А ― стала інтегрування.

В усталеному режимі для післякомутаційного кола

i = 0, uC = E,

тобто вимушена складова

uC.вим = E.

Тепер напругу на ємності для будь-якого моменту часу можна знайти як суму вільної і вимушеної складових:

Незалежними початковими умовами для цього кола є напруга на ємності в момент t = (0+), тобто безпосередньо після комутації. За другим законом комутації

uC(0+) = uC(0),

тобто можна знайти напругу

uC(0) = U0

на ємності С, до якої вона була заряджена в докомутаційному колі. Отже,

uC(0+) = uC(0) = U0.

Підставляємо:

U0 = A + E,

Звідки

A = U0E.

Остаточний розв’язок:

У схемі рис. 3 можливі такі режими:

1. Режим при U0 = 0. Тоді

Це режим вмикання незарядженого конденсатора на постійну напругу Е. Напруга експоненціально зростає від нуля до Е (рис. 4, а), струм при t = 0 стрибком зростає до і потім експоненціально спадає до нуля (рис. 4, б).

Рис. 4

2. Режим при Е = 0. Тоді

Це вільний режим у -колі, при якому конденсатор, заряджений до напруги U0, повністю розряджається з розвитком перехідного процесу (рис. 5, а). Струм іС змінює напрям, стрибком зростає до значення і експоненціально спадає до нуля (рис. 5, б).

Рис. 5

3. Режим при Е > U0. Тоді конденсатор заряджається від напруги U0 до Е (рис. 6, а), а струм стрибком зростає від нуля до і спадає до нуля (рис. 6, б).

Рис. 6

4. Режим при Е < U0. Тоді конденсатор розряджається від U0 до Е (рис. 7, а), а струм змінює знак, стрибком зростає до значення і експоненціально спадає до нуля (рис. 7, б).

Рис. 7

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]