Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Некоторые специальные разделы курса теоретической электротехники учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.07 Mб
Скачать

теоремы, умножения (9) , интегрировали» (7) и свойство линей­ ности (4) , переходим к точечной форме записи:

где

L

-точечная индуктивность

(17)

И

-

<атр*Це

интегрирований. (8)

,

а

 

 

.Тогда

 

 

 

V

V у

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20)

где

J t " I e L e i - * і

 

, Y t = L" И

-

гаченая

вроаеда-

ность индуктивности.атому ураивяис вевтївтотвувт схема «а-

ивщввя» рво«5,б

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

e r

 

 

 

 

 

 

Л

і .

 

 

 

 

в — і

 

Нг-«

 

 

 

 

Рис.5

 

 

 

 

 

 

матрицы

Yt

 

і Z*

вв являвтвя медале обааншал.

При использовала* последней

схема еамвялжял ллееі вад, їмсе*

замшій на р«с.5,в.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для емлоота (рисб . а) ваиои Оме а точечаеа. форм* непе

получить , яспояьеуя

соотиовенме

ф • Сіі

 

,гда С <-

етамчеолля емкость (

хибо леіиаеяиая,

аибо аамеажак а» ^івраи

«ения мли времена),

в соответствии

о теереао* уиаожаляж а

уравнением (ІЗ) «мвеи:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х » ф 5 й * ї е І А ,

 

 

(21)

 

 

 

-

 

на

-

 

 

 

 

 

где Ye в ї ) С

-

точечная проводимость емкости,

а

С

точечная: емкость

, т . е .

дкагонадьнакймахрдца

 

 

 

 

v

 

 

с.

0

•. •0

 

 

 

 

=

 

 

0

Сі

 

0

 

 

 

 

С

 

• « •

...

с, ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

О ...

 

 

 

компонент» которой»

С«>0

причем

 

 

 

 

С•

const

 

,

если емкость іннейіа ,

 

 

 

 

 

 

,есла

емкость

нелинейна

,

 

 

С f£„)

 

,

e c u

емкость

переменная.

 

Схему замещения емкое»,

подобно тому как это было сделано

для индуктивности, построим на основе

интегрального уравнения:

 

 

* »

a o + / i d t

,

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

где.

Ue

ttC«(i.0

-

 

поятояннаа составляющая заряда ,

LLo

- поатоякиа* составляющая напряжения,

которые не

BU&..T на, ток смещения. Пожатая

С =

, для точечных

ааебражека* ммеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с и < * с . 1 Ы +

И І ,

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

« « С

евределяется формуло» (22).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(23)

Л» U « « U o C o C 4

 

 

 

, a Z c ^ C ' t t

 

- точечяоя

еваротяжаеии» емхватя. Сооотввтствущая. атом} урамеажв

схема эииялияа. вокааажа аа

рас.6,6.

 

 

 

- 41 -

а)

 

 

 

5)

 

 

 

*> .

с

 

 

 

 

 

 

 

о-

 

 

 

а-

 

 

 

 

 

 

It

 

 

 

 

 

 

 

 

•г-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

Рио.б

 

 

 

 

 

 

Матрицы

w

і

Yc

не обрати» двуг другу. Последней

Zt

соответствует

схема замещения,

изображенная! на рис»

6,в.

Из элементов

,

приведенных на рис. 2-6

що составить

точечную схему замещения любой сложно* цепи

лв&я

индуктка-

ность может быть учтена аналогично собственной,). р этой

схе­

ме замецени* действуют закони. Ома и Кирхгофа в

 

«но* фор­

ме:, математическоевыражение которых аяалогичн

 

. ^ т о н у в ­

шим соотношениям для. цепей постоянного тока.Следовательно,

расчет точечных схем замещения может быть выполнен

чедоль- •>

зованием тех же приемов,

которые применяется; при расчете цепе»

постоянного тока (соответственно линейных и нелинейных}

Решение получается в виде точечного иэображе

аекомоі

величины, для определения комг.онеіт которого нужно решить

столько уравнений, (или ехэдиых систем уравнений), на сколько

интервалов разбит рассматриваемый промежуток времени. По то­

чечному изображению ле \ко можно построй"

график искомо» ве­

личини или записать аппроксимируемо-выражение,

воспользо­

вавшись обратным преобразованием (2) .

 

 

 

 

Специфика расчетов периодически- и переходник процессов

связана с различной -аппроксимацией

ункдий в этих случаях.

Более эффективным метод точек оказывается в первом случае,

когда для аппроксимации и с '

дуются тригоиометричеокв*,

многочлены, и" определение

*

. сопротивлениі линейных

элементов цепа органачеок.

о

о пшикаем

сопротивление

этих элементов току различиигарцоаик.

 

 

 

-

иг

-

 

 

 

 

ТОЧ-ЧНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. ПЕРИОДИЧЕСКИХ

 

ФУНКЦИЙ И

ИХ

ПРИМЕНЕНИЕ К РАСЧЕТУ

 

 

ПКРйОДИЧЕСШ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

 

 

 

ЦЕПЯХ

 

 

 

Пусть периодическая

функция

 

 

 

 

 

Л в ) - / ( 0 * 2 П ) ,

 

 

(24)

где

8

,

ftf*

<

Т - период,

определена на интер­

вале

0 4Q4

2fl

яри аргументах в*=

^ 9 * » (

К = 0,1

. . . . М

.J

-

число равных частей* на которые

разделай ин­

тервал) .Тогда точечное изображение функции

 

 

F = T « . t J Y s ) }

=

So

 

<25>

 

 

 

 

имеет компоиеяти. Sn = 5 Ш*) • •

Обратное точечное преобразование заключается* в интерполяции функции if-бУ тригонометрическим многочленом вида)

 

Ш

 

~ т 2 + "Z-Jatcosie

+ lisibiie),

 

( 2 6

а )

где

пг

-

номер наивысшей гармоники,

а коэффициенты

 

і

і*

" юражалтса через

J x

следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

г т.

 

 

 

 

 

(2?а)

 

 

а *

*

 

^

lHcas(i9*),

 

 

 

 

Чтоб* кайта

+ «

коэффициент

( d o , а»

, I )

)

нуж­

но интервал

о ^ в £ £ П

разделить

на «•= 2 т + 4

равных

частей,

так

что

о» «

u

 

 

 

 

 

 

Подстановка

(2?а) в

(,26а) дает

 

 

 

 

 

- 43 -

$(в)

І і Ь+З-Т. cosi(e*~e)]f«.

(28a)

Следует отметить,что формула (28а-) будет несправедлива, если в, аппроксимирующем многочлене опущены какие-либо гар­ моники..

В частности для симметричных функций видаї/Гв)=-/й»і){29) модно FfeS) определить на половине периода (Qkn-~ ц )„ аппроксимирующий полином имеет вид:

$(в)

-

 

 

* hi sui*9)

 

 

 

 

 

£

fa*C0s*e

 

 

 

 

 

 

 

*•»,»••.

 

 

 

 

 

(

26

б

)

и для

определения

m.*<

коэффициентов ( а *

я

її

)

дос­

таточно

половину периода

разделить на ш*«

частей,тогда

 

 

» ^

£

Л

С05*вм

 

 

 

 

 

С учетом

{27б)выражёни'е

(26б)преобразуатоа

*

 

 

 

 

где

 

-

компоненты

 

для полкпериода.Здесь

таили

учи­

тываются

все. нечетные

гармоники „включая т . -ув,без- пропусков.

Иногда для

определения S(a) по F испольаувтоя. и явное-

редстввнно формулы (26а или б).При этом в качестве промежу­

точной

операции

находится

вектор спектра функций S, компо­

нентами

которого

являются

коэффициенты <М и в* :

 

 

 

(30)

- 44 -

в общем случае [ в < 4m+«j

 

...

cos6.

• • •

tiftflo

 

. • •

. . .

Cttaft. c « » f t

. •

 

для симметричных функций

і

1

і

. \

 

 

 

a.

at

 

 

si

dm.

 

cos 6.

 

Sinflo 41ft 01

Sift&n

cojJA,

 

COimfl ...

• • •

 

f U a f l

(35а,б)

cosOM

Sin 6m.

 

Диффвреідируя выражение (28

а,б) DO аргументу t - $ - •

можно в ооответвни с

(б) пожучить матрицу дифференцирования

 

 

 

 

(36)

где

-

квадратная, матрица, компоненти которой 3**

( S

- нома» отрожв,

К - номер столбца) определятся по

формулам

 

_

(37а)

 

 

 

 

ЗЛИ в

^

л е . п

гп)(і-я)

 

 

 

 

 

 

 

1,376)

 

- 45 -

 

 

 

соответственно

в общем случае

и для.функций вида

(29).

Нетрудно видеть, что компоненты матрицы "1

обладают

следующими свойствами:

.

"

 

поэтому дляї отыскания! матрицы достаточно

вычислил

компонен­

ты какой-нибудь одной строки или одного

столбца.

 

интеграл от

периодической; функции лишь тогда будет том

периодической функцией^ если исходная, не содержит постоянно*

составляющей, т . е .

J

§(в&=0

 

.іісли к тому жа извест­

но,

что постоянная! интегрирования, равна нулю,

то теорема ин­

тегрирований примет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ssmdt

=

 

т у F,

 

 

(

J 8 )

где

 

Г

=

"J"',

 

 

 

 

 

 

(39)

в чем легко

убедиться,

применяя к (38

)

теорему дифференци­

рования. Матрица

(§-

 

для указанного

класса функций, играет

роль

матрицы интегрирования

 

й .

 

 

 

 

 

для функций

 

вида (29),

аппроксимируемых многочленами

 

(266),

компоненты, матрицы

Г

вычисляются по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

э

т.

 

/

пу(с-и)

 

 

 

 

 

г « -

in

^

, . r S L

a

^ r

.

(*°>

Для. функций,

содержащих постоянную составляющую - у

 

матрицы

Г

не существует,

а матрица

*

является особен­

ной, т . е . имеет

определитель,

равный нулю.

 

 

 

матрицы

^

 

,

Г

« W

 

Для. некоторых функций приве­

дены

в таблице і .

 

 

 

 

 

 

 

 

При расчете

периодических процессов, в электрических цепях

спомощью точечных схем замещения параметры последних с учетом

(36)будут определяться по формулам, вытекающим из (18) а

(2*) :

 

v

точечное сопротивление индуктивности Z . t*

Jblt- •

v

V

'

точечнаа проводимость емкости Yc = '^f'1'*'!

ТрИГОі!ОМЄСрИ«аСіСИВ» MEO-

a.cocQ + Ь і 5 і д в ;

0 о « О ; Є<* £ ;

*• a / c e s e * * * stuff;

(HCOS0 * t'S^O +

в а - f ; в . - ^ .

j Матрица 3- І 0 !!

!І '

!

- І

 

І

 

 

!

о

1

І

 

і

і

І

УГ"

!

!

І

!

 

 

!

ГуГ-

!

0

'

!

!

І

!

 

 

 

1

3

!

'

И

 

І! _

!0 !V? І - І

1 !

ІІ _ _

i - V I i 0 • J 4 T

і

0

- І

ТІ

0

і V?

і

Іі

1 * І

1

!

 

 

 

 

Г

 

IJ

Матрица !

 

 

 

-

I

!

 

0

!

 

і

 

 

і

 

 

•0

!

 

1

!

 

 

1

 

нет

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

1

!

0

!

V2 !

 

 

 

І

і

1

 

TV

-

!

 

!

• !

~rr

І V ?

I 0 j

 

 

 

!

Т Г

!

Г - 3 - І -

0 J VT і -і !

V2 •

0 і

!

т

1

Т І

 

 

І І

 

->І2 і

о iV?

і

 

 

 

!

I T " " !

і

 

 

 

 

Таблица

I

 

 

...і

 

 

 

 

 

 

 

r

 

Матрица

W

 

 

j

 

I

 

 

!

0

 

 

!

"

0

/

1

. І

 

 

І

 

і

 

1

 

і

І

і -

!

 

З -

 

!

 

T

!

~5

!

 

<L . !

 

1

!

-

1

!

 

T

 

Г

 

Т

\

T

і

!

 

 

 

!

 

X

і

 

!

 

о . ; V T { " т Г " \

V?

і

!v?

 

1 о 1

І

-3~

 

Г

ц

-

!

 

Г

Г

!

 

 

!.

 

 

!

 

!

 

!

I

0

 

 

 

І

І

І

 

!

-J-

 

!

T

 

! ~7~ ! Т "

!

V?

І

!

V2 І

0

 

 

 

 

 

'

У !

 

 

 

 

 

 

 

V?

І

І

І V ?

 

 

 

 

 

 

I

 

!

 

 

где і*

и

С

- точечные индуктивность и емкость.

Точечная проводимость индуктивности существует лишь при

отсутствии постоянной: составляющей, токаї а точечное,

сопротивле­

ние емкости

- при отсутствии постоянной, составляющей

напряже­

ния. В этом

случае

задающие параметры, источников в схемах

рис.5,6

и 6

,б равна нулю, а

 

Матрицы

jfaf

и

ц$'

играют

здесь

ту, же

роль,что

и комплексные

величины,

і и/

И Д>

И л г

Р

И

р

в

символическом пооператорном методах соответственно,

 

Для, сколь

угодно

сложного

пассивного двухполюсника

спра­

ведлив зако* Ома в точечной форме.

 

 

 

 

 

 

 

a = z i

или

I = Y L L ,

 

 

( « )

где Z

и

і

- эквивалентные точечные сопротивления и прово­

димость

двухполюсника.

 

 

 

 

 

 

 

Если двухполюсник составлен из линейных элементов, то для.

заданного

спектра частот

можно получить

компоненті матрицы

 

в общем виде следующим, образом.

 

 

 

 

Пусть ток

двухполюсника

аппроксимируется, выражением:

 

 

 

И в ) * 1 * - * ё

(U*cosOfl +1 « С І П .

00),

 

причем

коэффициенты

I е

,

IсР

и I s *

могут

быть

найдены

по мгновенным иначениам

тока і.** L{eV)

при делении

пе­

риода на

 

 

частей,

как в (27 а)

, где в * «

j f ^ V j

і * * £ a ^

 

В АЙ ^ ^ ^ в « л « * * Ь & ^ ы 8 ,

Если

частотная, характеристика

двухполюсника

задана в

виде.

то

г д е К о - сопротивление

двухполюсника.лосюянному току,

Подставляя в это выражение значения коэффициентов,его можно

привести к виду!

 

11(8)- | ^ Ы е т К < > *

Z ^ ^ j i o c o s ^ e - e - l - x ^ s L i i i i r e - e * ) ] } .

Применяя теперь прямое точечное преобразование и переходя к матрично-векторной дорие записи (45),нетрудно найти компоненты матрицы Z :

Zs« - г ї К Т R e

* i f m ^ t [ r » c o s # ( e « - в и ) - x * $ і я № « - в й і ]

или, с учетом

значений. в< и в* ;

Если ток линейного двухполюсника содержит только нечетные гармонакигто,проделывая аналогичные преобразования с многоч­ леном вида (26б)мохно получить

Точечные сопротивления линейного двухполюсника для неко- .

торых спектров тока приведены в таДяиц*_2,_

 

 

 

Аналогичный"образом могут

быть выведены и формулы .для оп­

ределения компонент

матрицы

Y .По форме они совпадают

с вы­

ражениями

(47а и б),если в последних заменить

Z . H ,

Ко

,

fv г Ху

соответственно на У м , Со , (г , и-8#, где

 

(?•=> J (*u>)=*eY

%l'btM)*Vm.YljV»)

,

Сад)

YQVt*)" комплексная

проводимость двухполвсвика гіри частоте №1.

Точечная проводимость двухполюсника с постоянными парамет­

рами при различных спектрах

напряжения приведены в таблице 3.

Йз (45) следует

Z - Y~4

 

 

(4У.)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ