Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
35
Добавлен:
24.06.2013
Размер:
5.82 Mб
Скачать

34.ВключениеRLцепи на постоянное напряжение.

Действуем точно так же, как и в предыдущем примере. Записываем 2 закон Кирхгофа и выражения для свободного и принужденного токов:

Решая характеристическое уравнение, находим pи постоянную времени:

Пользуясь законами коммутации, находим постоянную интегрирования:

Записываем окончательное выражение для тока через индуктивность:

.

Теперь найдем напряжение на индуктивности:

;

Постоянная времени одинакова для всех процессов цепи!

Рассмотрим поведение индуктивности в переходном процессе. В начальный момент времени , т.е. все напряжение источника приложено к зажимам индуктивности. Кроме того, по 1 закону коммутации, ток через индуктивности до и после коммутации одинаков. Значитиндуктивность в начальный момент времени после коммутации ведет себя как источник тока.

35.ВключениеRLцепи на источник синусоидального напряжения.

Проделываем те же ходы, что и в предыдущих случаях, только с учетом синусоидального принуждающего напряжения:

.

Второй закон Кирхгофа теперь имеет вид:

;

.

Принуждающая составляющая тока после коммутации является синусоидальной функцией той же частоты, что и источник, а амплитуда его не зависит от времени:

;

;

;

Как говорилось выше, свободная составляющая тока не зависит от входного воздействия:

;

;

Итак, общий ток в контуре после коммутации равен:

.

В начальный момент времени до коммутации

,

тогда

.

Ток в начальный момент времени равен нулю, значит характеристики свободного и принужденного токов начинаются со значений равных по модулю и противоположных по знаку (равные расстояния по оси ординат отмечены на графике). Результирующий график получается сложением двух графиков. Со временем характеристика результирующего тока бесконечно близко приближается к принуждающему воздействию.

Заметим, что при установившийся режим наступает сразу после коммутации (свободная составляющая будет отсутствовать, поскольку).

36.Задачи с некорректными начальными условиями.

Перед нами цепь первого порядка (после коммутации 2 последовательно соединенные индуктивности можно объединить в одну). Решаем так же, как и предыдущие задачи:

;

;

;;.

Посмотрим, что произошло в момент коммутации. После коммутации по 1 закону Кирхгофа для неразветвленного участка цепи,

,

действительно, индуктивности находятся в одной ветви, значит и ток через них протекает один и тот же. С другой стороны, до коммутации

;.

Данный тип задач называется задачей с некорректными начальными условиями.

Ток в момент коммутации меняется скачком. Запишем уравнения в несколько ином виде. По 2 закону Кирхгофа,

.

Чтобы понять, что произошло в нулевой момент времени, проинтегрируем оба уравнения в интервале от до:

;

Даже если ток изменился скачком, интеграл

,

Значит

.

Последнее уравнение можно переписать в виде:

,

.

При некорректных условиях мы переходим от сохранения тока к сохранению магнитного потока. Если в условиях данной задачи ток через индуктивность не сохраняется, то должен сохраняться магнитный поток. Исходя из этой формулировки первого закона коммутации, запишем:

.

Рассмотрим, как с энергетической точки зрения происходит скачок тока.

Значение тока сразу после коммутации должно находиться между двумя начальными значениями (в нашем случае, между 0 и ), потому что при скачке тока на индуктивности будет бесконечное напряжение и, соответственно, на ней будет выделяться бесконечная мощность. Но если у одной индуктивности скачок будет отрицательным, т.е. она будетотдавать энергию в цепь, то скачок тока на второй индуктивности будет обусловлен не за счет энергии источника,а за счет энергии, которую отдаст в цепь первая индуктивность. Для емкостей будет аналогичная ситуация, только со скачком напряжения, и будет сохраняться заряд.

Чтобы обеспечить скачок тока или напряжения, источник должен обладать бесконечной мощностью, что невозможно. Поэтому и начальные условия называются некорректными.

Соседние файлы в папке МП 2 курс