1.1 Расчет первой коммутации

Рисунок 2 - Схема первой коммутации
Дано: Е = 100 В;
L = 125 мГн;
r1 = 20 Ом;
r2 = 50 Ом;
С = 120 мкФ.
1.1.1 Определение независимых начальных условий из анализа и расчёта схемы до коммутации при t = 0:
(1.1.1)
1.1.2 Определение корней характеристического уравнения. Характеристическое уравнение составляется по выражению для комплексного сопротивления схемы после коммутации при замене (j) на p:

тогда характеристическое уравнение имеет вид:
LCp2 +( r1+ r3)Cp + 1 = 0; (1.1.2)
(1.1.3)
Подставляем данные в уравнение (1.1.3):

После подстановки данных получаем разные вещественные отрицательные корни:


1.1.3 Определение выражения искомого тока i1(t) в переходном процессе:
(1.1.4)
Ток установившегося режима i1уст = 0, так как заряженный конденсатор оказывает бесконечно большое сопротивление установившемуся постоянному току, ведет себя как разрыв.
Так как корни вещественные отрицательные свободная составляющая записывается в виде:
.
(1.1.5)
Ток переходного процесса:
(1.1.6)
где А1, A2 – постоянные интегрирования, определяемые из начальных условий.
В уравнении (1.1.6) две неизвестные величины, поэтому продифференцируем уравнение (1.1.6):

При t = 0 получим:
(1.1.7)
Для
определения
(0)
составляем уравнение по второму закону
Кирхгофа для схемы после коммутации
для момента времени t = 0:
(1.1.8)
С учётом независимых начальных условий i1(0) = 0 и uC(0) = 0 определим:
(0)
.
Подставив найденные значения в систему (1.1.7) найдём A1 и A2:

Из
A1
=
A2
следует:



Искомый ток в переходном режиме:

График изменения тока i1(t) в переходном процессе для первой коммутации представлен на рисунке 6.
1.1.5 Расчитываем напряжение на конденсаторе uC(t) в переходном процессе:
(1.1.9)
Так как корни вещественные отрицательные свободная составляющая записывается в виде:

где В1; B2 - постоянные интегрирования, определяемые из начальных условий.
Конденсатор
последовательно с источником в пределе
заряжается до
поэтому:

В переходном процессе:

Второе уравнение для определения В1 и В2 получаем из выражения для тока в емкости:

1.1.6 При t = 0 получаем систему уравнений:

После подстановки данных получаем:






Искомая зависимость в переходном процессе:
.
1.1.7
Спустя время
происходит замыкание в цепи второго
ключа.
Определим ток и напряжение в индуктивности на конец первой коммутации и начало второй коммутации:
A
;

