4. Підключення rс-кола до джерела постійної напруги

Розглянемо перехідний процес при підключенні RС-кола до джерела постійної напруги (рис. 4.3).

Рис. 4.3 Підключення RC–кола до джерела постійної наруги

Контурне рівняння електричного стану (друге правило Кірхгофа):

, (4.25)

або

, (4.26)

В усталеному режимі

, (4.27)

а сила струму

. (4.28)

В початковий момент перехідного процесу струм в колі змінюється стрибком до значення

. (4.29)

Напруга на ємності в перехідному процесі запишеться в вигляді:

, (4.30)

де – стала часу. Перехідний струм в колі:

. (4.31)

Швидкість встановлення вимушеного режиму та характер перехідного поцесу залежить від параметрів електричного кола і характеризується сталою часу , яка для RL-кола , а для RC-кола . Очевидно чим більше L чи С, тим повільніше йде перехідний процес. Практично перехідний процес закінчується через 3 – 5 .

Графіки перехідного процесу , будують таким чином. По осі ординат відкладають змінну величину чи , а по осі абсцис – час, кратний . Графіки перехідних процесів для схем рис. 4.1 та рис. 4.3 подані відповідно на рис. 4.2 та рис. 4.4.

Питання для самоперевірки знань

1. Перехідні процеси

2. Комутація

3. Рівняння електричного стану резистивного елемента

4. Рівняння електричного стану індуктивного елемента

5. Рівняння електричного стану ємнісного елемента

6. Потужність резистивного елемента

7. Потужність індуктивного елемента

8. Потужність ємнісного елемента

9. Закони комутації

10. Перехідний струм

11. Вимушений струм

12. Вільний струм

13. Сила струму при перехідному процесі на індуктивності

14. Напруга при перехідному процесі на індуктивності

15. Сила струму при перехідному процесі на ємності

16. Напруга при перехідному процесі на ємності

17. Стала часу для RL-кола

18. Стала часу для RС-кола

19. Графіки перехідних струмів і напруги на індуктивності

20. Графіки перехідних струмів і напруги на ємності

Теми рефератів

1. Перехідні процеси в системах електропостачання

Питання до самостійного опрацювання

1. Перехідний процес при підключенні RL-кола до джерела синусоїдної напруги

2. Перехідний процес при відключенні RL-кола від джерела постійної напруги

3. Перехідний процес при відключенні RС-кола від джерела постійної напруги

4. Перехідний процес при зміні параметрів кола

Тема 4.2 кола з розподіленими параметрами

План лекції

1. Параметри однорідної лінії

2. Рівняння однорідної лінії

4.2.1 Параметри однорідної лінії

Раніше розглянуті електричні кола були колами із зосередженими параметрами, тобто вважалось, що електричне коло є сукупністю самостійно існуючих елементів R, L і C, зосереджених в різних її точках. Напруга і струм на цих елементах пов'язувались співвідношеннями (4.1), (4.2), (4.3), основаними на тому, що вхідний струм кожного елемента дорівнював вихідному. Розв'язок цих рівнянь дає закон зміни електричної величини від часу, а не від координати довжини, яка в ці рівняння не входить.

Але подання електротехнічних пристроїв із зосередженими параметрами не завжди можливо. Наприклад, розглядаючи електромагнітні процеси, що проходять в електричних лініях, за допомогою яких електрична енергія передається на відстань, потрібно враховувати, що електричне та магнітне поля розподілені по всій довжині лінії і перетворення електромагнітної енергії і тепло також проходить по всій довжині лінії. Таким чином лінія є колом з розподіленими параметрами.

Якщо виділити ділянку цієї лінії, то струми на кінцях цієї ділянки будуть різними внаслідок наявності струмів зміщення, зумовлених ємністю між провідниками, і струмів витікання через ізоляцію.

Магнітний потік, який зчіплюється з контуром струму, утвореним провідниками визначає індуктивність кола.

Ємність між провідниками, а також ємність цих провідників по відношенню до землі або інших провідників, визначає ємність кола.

Теплові втрати в провідниках з врахуванням поверхневого ефекту і ефекту близькості зумовлюють повздовжній активний опір кола.

Недосконалість ізоляції і діелектричні втрати визначають активну провідність кола.

Однорідною двохпровідною лінією називають коло з розподіленими параметрами, в яких індуктивність, ємність і активний опір рівномірно розподілені вздовж довжини лінії. Однорідна двохпровдна лінія використовується в електропровідному зв'язку і в радіотехніці виконується у вигляді паралельних провідників або коаксіального кабелю.

Рівняння для напруги і струмів такої лінії застосовують і для інших типів ліній – трьохфазних і багато провідних.,

В області радіочастот параметри однорідної двохпровідної лінії з мідними провідниками обчислюють за формулами:

Ом/м, (4.32)

Гн/м, (4.33)

Ф/м. (4.34)

Активна провідність між паралельними провідниками залежить від мете реологічних умов, стану ізоляції та інших факторів і визначається експериментально.

На високих частотах внаслідок значного індуктивного опору активним опором можна знехтувати.