6.1.6. Порядок расчета переходных процессов

в цепях первого и второго порядка

Рассмотренный в предыдущих разделов метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях постоянного тока основан на решении дифференциальных уравнений классическим способом, поэтому он носит название классического метода расчета переходных режимов.

В заключение раздела, посвященного переходным процессам, целесообразно изложить последовательные этапы расчета, что систематизирует восприятие изложенного материала.

1. Определяется характер коммутации и изображается электрическая схема до и после коммутации.

2. Производится расчет установившихся режимов до и после коммутации, в результате которого определяются независимые начальные условия и установившиеся значения переменных состояния.

3. Производится расчет цепи для момента времени непосредственно после осуществления коммутации, из которого определяются зависимые начальные условия.

Примечание: данный расчет производится для цепей второго порядка.

4. Для цепи после коммутации составляются уравнения по законам Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений.

5. Преобразуют уравнения таким образом, чтобы в качестве переменной величины было одно из переменных состояния: ток в индуктивности или напряжение на емкости.

6. Составляют характеристическое уравнение, определяют его корни.

7. В соответствии с видом корней и значениями переменной состояния в установившемся режиме записывают общее решение уравнения.

8. С использованием рассчитанных в пп. 2 и 3 начальных условий определяются произвольные постоянные.

9. Записывают ток и напряжение в реактивном элементе в окончательном виде с учетом постоянных интегрирования и строят кривые переходного процесса.

Помимо классического метода существуют иные подходы к решению задачи расчета переходных режимов. В настоящем пособии они не рассматриваются, поскольку в лабораторном практикуме исследуются простейшие цепи. Для ознакомления с другими методами расчета студентам следует обратиться к учебникам и учебным пособиям по курсу ТОЭ и ОТЦ.

6.2. Лабораторная работа №10

Переходные процессы в линейных цепях постоянного тока

6.2.1. Цель и краткое содержание работы

Целью работы является изучение переходных процессов при включении на постоянное напряжение неразветвлённых линейных цепей.

Экспериментальное исследование заключается в сборке схемы в соответствии с опытами по программе работы, в снятии осциллограмм токов и напряжений на элементах цепи в переходном режиме.

Расчеты с использованием экспериментальных данных проводятся с целью определения параметров переходных процессов.

Обязательные теоретические сведения, необходимые для выполнения работы, изложены в следующих разделах пособия:

6.1.1. Понятие переходного процесса. Законы коммутации;

6.1.3. Расчет начальных условий и установившегося режима;

6.1.4. Расчет переходного процесса в цепях первого порядка;

6.1.5. Расчет переходного процесса в цепях второго порядка.

При необходимости следует воспользоваться конспектами лекций по соответствующим разделам курса и учебными пособиями.

В настоящей работе студенты на основании опытных данных производят расчеты по программе работы и строят графики токов и напряжений на элементах в переходном режиме в функции времени.

6.2.2. Описание лабораторного стенда

Общий вид панели лабораторного стенда приведен на рис. 6.15.

Рис. 6.15. Панель лабораторного стенда

В данной лабораторной работе используются следующие элементы:

- генератор прямоугольного напряжения (ГПН), подключаемый к исследуемой схеме тумблером S9; переключатель S10 находится в положении 50 Гц;

- сопротивление R17;

- индуктивность L2;

- емкость С1;

- осциллограф (выдается преподавателем).

Величина индуктивности L2 устанавливается переключателем, вид которого представлен на рис. 6.16, в положении 2.

Рис. 6.16. Переключатель для установки величины индуктивности

Общий вид панели батареи емкостей показан на рис. 6.17. С помощью переключателей S17... S26 устанавливается требуемая величина емкости.

Рис. 6.17. Панель батареи конденсаторов

Величина переменного сопротивления R17 изменяется с помощью переключателя на блоке, общий вид которого представлен на рис. 6.18.

Рис. 6.18. Общий вид блока регулирования сопротивления R17

Вид напряжения на выходе ГПН приведен на рис. 6.19.

Рис. 6.19. Напряжение на выходе генератора

Поскольку частота следования импульсов 50 Гц, период Т=0,02 с. Длительность импульса Т1 измеряется в процессе выполнения работы.