Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
64
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
3.6 Mб
Скачать

1 R 2

C

1’ 2’

Рис.2.11.

Входные выводы фильтра: 1–1’, то есть .

Выходные выводы: 2–2’, то есть .

Передаточная функция:

АЧХ:

ФЧХ:

Ku(w)

1

0.707

1 w RC

(w)

0

wRC

–/2

Рис.2.12

АНАЛИЗ ПРОСТЕЙШИХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ RL-ЦЕПЬ.

Рассмотрим идеализированную электрическую цепь, состоящую из последовательно включенных сопротивления R и индуктивности L (рис. 2.13 а). Пусть напряжение u, приложенное к внешним зажимам цепи, изменяется по гармоническому закону

, где

U, w, u – заданные величины.

Используя метод комплексных амплитуд, найдем установившееся значение тока i в цепи.

i

R

U

L

=R

=jwL

=R+jwL

а) б) в)

Im

=jwL

=R Re

Im

=jwL

=R

Re

г) д)

Рис. 2.13 Схемы и векторные диаграммы последовательной RL-цепи.

Искомый ток i является гармонической функцией времени той же частоты, что и приложенное напряжение:

, где

I, i – неизвестные действующее значение и начальная фаза тока i.

Представим сопротивление и индуктивность комплексными схемами замещения и перейдем от тока i и напряжения u к их комплексным изображениям.

Получаем комплексную схему замещения цепи (рис. 2.18 б). Далее используя законы Ома в комплексной форме, составим систему уравнений электрического равновесия в цепи.

=R и =jwL – комплексные сопротивления входящих в рассматриваемую цепь идеализированных элементов. Величины R, L и w – заданы.

Соотношения, связывающие комплексное изображение искомого тока и заданного напряжения:

Последнему выражению можно поставить в соответствии комплексную схему замещения цепи (рис. 1 в). Аналогично можно найти комплексное сопротивление любого участка цепи, представляющего собой последовательное соединение произвольного количества идеализированных двухполюсных элементов.

Комплексное сопротивление рассматриваемой цепи может быть изображено на комплексной плоскости в виде вектора , равного геометрической сумме векторовzR и zL. Длина этого вектора равна в выбранном масштабе модулю комплексного входного сопротивления рассматриваемой цепи.

Z=R2+(wL)2 .

А модуль наклона к положительной вещественной оси – его аргументу.

Отметим, что при конечных значениях w, L и R угол лежит в пределах 0<</2.

Комплексное действующее значение искомого тока

Откуда можно определить действующее значение и начальную фазу тока:

I=U/z , i=u – .

Переходя от комплексного изображения тока к оригиналу, окончательно получаем:

Векторные диаграммы для тока и напряжения RL-цепи приведены на рис. 2.13. Так как напряжение на сопротивлении совпадает по фазе с током, вектор совпадает по направлению с вектором, векторповернут относительно векторана угол /2 против часовой стрелки (напряжение на индуктивности по фазе опережает ток). Независимо от начальной фазы напряженияu, вектор повернут относительно векторапо часовой стрелки на угол , то есть ток отстает по фазе от напряжения на угол , равный аргументу комплексного входного сопротивления цепи. Также отметим, что так называемый треугольник напряжений, образованный векторами(рис. 1 д) подобен треугольнику сопротивлений (рис.1б), образованному векторами.

Пример 1: Найти комплексное входное сопротивление и ток последовательной RL-цепи, к зажимам которой приложено напряжение U=2*50*cos(6,28*106t+60) и определить напряжения на элементах цепи (R=5 кОм, L=1 мГн).

Решение:

Комплексное входное сопротивление цепи равно сумме комплексных сопротивлений входящих в нее элементов.

=R + jwL=(5+j*6,28)*103 Ом.

Переходя от алгебраической формы к показательной:

=8,03*ej51,5 кОм.

Определяем модуль комплексного входного сопротивления:

z = 8,03 кОм и его аргумент = 51,5.

Находим комплексный ток цепи:

Комплексные напряжения на индуктивности и сопротивлении:

=R = 31,2* ej8,5 В;

=jwL = 39* ej98,5 В.

Мгновенные значения соответствующих величин:

i = 6,23*10-3*cos(6,28*106t+8,5) А ;

uR = 31,2*cos(6,28*106t+8,5) В ;

uL = 39,1*cos(6,28*106t+98,5) В .

Пример 2: Определим АЧХ и ФЧХ для комплексной передаточной функции по току.

Коэффициенты передачи тока:

K1(jw) =иK2(jw) =.

R L

Рис. 2.14 Схема параллельной RL цепи.

  1. По первому закону Кирхгофа:

(см. рис. 2.15 а,б)

  1. Используя ту же начальную систему уравнений:

K(w)

0,7

1 wL/R

k

/2 -

/4 -

0 wL/R

б)

а)

г)

в)

Рис. 2.15 Схема параллельной RL цепи, графики АЧХ и ФЧХ

коэффициентов передачи по току.

Соседние файлы в папке Лекции по ТОЭ10