4 Зміст розрахунково-графічної роботи

4.1 В електричному колі, схема якого наведена в додатку 1, а параметри наведені в додатку 2 (причому приймається ), відбувається перехідний процес. На вході кола діє постійна напруга величиною E_m.

1. Класичним методом розрахунку знайти вирази для миттєвих значень всіх струмів кола й напруг на реактивних елементах - після комутації. Побудувати графіки зміни цих величин в одних осях. Графіки зміни побудувати на інтервалі, рівному часу перехідного процесу – t_пп.

Цей час визначити за наступними формулами:

^де - найменший із двох дійсних коренів;

- дійсна частина комплексного кореня.

4.1.2 Операторним методом розрахунку знайти вираз для струму в котушці індуктивності.

4.2 На вході кола (додаток 1) діє джерело, напруга якого змінюється за синусоїдальним законом:

Визначити вираз для миттєвого значення струму в котушці індуктивності.

Побудувати графік перехідного процесу струму котушки індуктивності.

3. На вході кола, представленого в додатку 3, діє джерело, напруга якого змінюється за законом (додаток 4). Знайти вираз для величини, зазначеної в 17-му стовпці таблиці вихідних даних (додаток 2).

Побудувати спільні графіки зміни заданої напруги й шуканої величини. У таблиці вихідних даних задані абсолютні значення напруг .

Приймаються значення часу: де - постійна часу розглянутого кола.

5 Методичні вказівки до класичного методу аналізу перехідних процесів

5.1 Причини виникнення перехідних процесів

Перехідним процесом називають процес, що виникає в електричному колі при зміні його електричного стану.

Перехідний процес виникає, наприклад, при вмиканні й вимиканні електричного кола від джерела енергії, при перемиканнях усередині електричного кола.

Зміна стану електричного кола, що викликає зміну його електричного режиму, називається комутацією. Характер комутації на схемі позначається за допомогою ключа зі стрілкою.

При розгляді перехідних процесів припускають, що комутація відбувається миттєво, а опір ключа змінюється стрибком від нескінченно великого значення до нуля при включенні й навпаки - при відключенні.

Перехідний процес у колі триває певний час, що називається часом перехідного процесу. До початку перехідного процесу й після його закінчення в електричному колі спостерігається сталий (примусовий) режим, що визначається дією джерела енергії при незмінній схемі кола й незмінних параметрах його елементів.

Очевидно, що джерела постійної напруги (струму) викликають постійний струм кола, джерела синусоїдальної напруги (струму) викликають синусоїдальний струм тієї ж частоти, що й частота джерела.

Під час перехідного процесу струми в електричному колі і напруги на його ділянках визначаються не тільки «зовнішніми» джерелами енергії, але й «внутрішніми» джерелами - накопичувачами енергії (такими джерелами є котушки індуктивності й конденсатори).

У режимі, що існував до комутації, у котушках індуктивності й конденсаторах була накопичена певна кількість енергії або, якщо коло не підключене до джерел, запас енергії був відсутній.

З моменту комутації (при t=0), з якого ведеться відлік часу перехідного процесу, починається перерозподіл енергії як між внутрішніми накопичувачами енергії в колі, так і між зовнішнім джерелом і внутрішніми накопичувачами енергії. При цьому процесі частина енергії перетворюється на теплову й виділяється на резисторах. Після закінчення деякого часу в колі встановлюється новий сталий режим, який буде обумовлений тільки зовнішнім джерелом енергії.

При відключенні кола від зовнішніх джерел перехідний процес буде існувати повністю за рахунок енергії внутрішніх джерел (котушки індуктивності й конденсатора). При цьому сталий режим буде характеризуватися відсутністю струмів в електричному колі.