ТОЭ лабы / ENIN_IsaevKolchanovaHohlovaVasil'eva
.pdf
4) Записываем окончательное решение и строим график i(t) : |
|
|||||||||||||
u(t) |
A ep t |
uпр |
1 |
|
6 |
|
10 4 |
t |
0 |
0.5 4 |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) |
E ep t |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
3 10 |
4 |
6 10 |
4 |
9 10 |
4 |
0.0012 |
0.0015 |
0.0018 |
0.0021 |
0.0024 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
t |
|
u(t) |
|
|
|
|
|
Рис. 4.13 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0003 |
7.869 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0006 |
12.642 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0009 |
15.537 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0012 |
17.293 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0015 |
18.358 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0018 |
19.004 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0021 |
19.396 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0024 |
19.634 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4) Определяем напряжение на индуктивности U(t): |
|
|
|
|||||||||||
C 6 10 5 |
i(t) C d u(t) |
|
i(t) C p A ep t |
|
1 |
C E ep t |
E ep t |
|
||||||
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
C R1 |
|
R1 |
|
|
i(t) |
E ep t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
i(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0003 |
-1.213 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0006 |
-0.736 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0009 |
-0.446 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0012 |
-0.271 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0015 |
-0.164 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0018 |
-0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0021 |
-0.06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0024 |
-0.037 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 0 |
3 10 |
4 |
6 10 |
4 |
9 10 |
4 |
0.0012 |
0.0015 |
0.0018 |
0.0021 |
0.0024 |
|||||
|
|
|
|
i(t) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.14 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.15 |
|
|
|
|
|
|
|||
Пример-3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ищем решение в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
i(t) |
iсв(t) iпр |
A ep t |
iпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1) iпр определяет принуждённую составляющую схеме после коммутации: |
||||||||||||||||||||||
iпр |
|
E |
|
|
iпр |
0.667 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R1 |
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2) из ННУ определяет константу интегрирования A в схеме до коммутации: |
||||||||||||||||||||||
i( |
0) |
i(0) |
|
|
E |
1 |
A |
|
R1 |
E |
R2 |
A |
|
|
E |
1 |
iпр |
A |
0.267 |
|
||
|
|
|
|
R2 |
R1 |
2 |
|
|
|
|
|
R2 |
R1 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3) Корень характеристического уравнения через входное сопротивление схеме по- |
||||||||||||||||||||||
сле коммутации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Z |
R1 |
R2 |
p L |
0 |
R1 |
|
R2 |
x L solve x |
|
150 |
p |
|
|
150 |
|
|
||||||
4) Записываем окончательное решение и строим график i(t): |
|
|
||||||||||||||||||||
i(t) |
A ep t |
iпр |
|
1 |
|
|
6.667 |
10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
0 |
|
0.5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
112 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t i(t)
0 0.4
0.0033 0.505
0.0067 0.569
0.01 0.607
0.0133 0.631
0.0167 0.645
0.02 0.653
0.0233 0.659
0.0267 0.662
|
0.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i(t) |
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.0033 |
0.0067 |
0.01 |
0.0133 |
0.0167 |
0.02 |
0.0233 |
0.0267 |
|||||||||
t
Рис. 4.16
4) Определяем напряжение на индуктивности U(t):
u(t) |
L d |
i(t) |
|
dt |
|
t |
|
i(t) |
0 0.4
0.0033 0.505
0.0067 0.569
0.01 0.607
0.0133 0.631
0.0167 0.645
0.02 0.653
0.0233 0.659
0.0267 0.662
8
6 u(t) 4 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.0033 |
0.0067 |
0.01 |
0.0133 |
0.0167 |
0.02 |
0.0233 |
0.0267 |
||||||||
t
Рис. 4.17
Зависимые и независимые начальные условия
113
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример- 4. |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.18 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Дано: |
|
20 L 0.2 E 20 C 60 10 6 |
||||||||||||
R1 |
10 R2 |
|||||||||||||
Ищем решения в виде
:

i(t) iсв(t) iпр A ep t iпр
1) iпр определяет принуждённую составляющую схеме после коммутации:
Рис. 4.19
iпр |
|
E |
iпр 0.8 |
R2 |
R1 |
||
|
2 |
|
|
|
|
|
2) определяет ННУ в схеме до коммутации:
iL( 0)
iL(0)
0
3) определяет ЗНУ в схеме после коммутации (Рис. 4.19):
i(0 |
|
) |
|
|
E |
|
|
io |
E |
|
io 0.667 |
|
|
|
R1 |
R2 |
R1 R2 |
||||||
A |
|
iпр |
io |
A |
0.133 |
|
|
||||
4) Корень характеристического уравнения через входное сопротивление в схеме после коммутации:
Z |
|
|
R1 R2 |
p L |
|
0 p |
1 |
R1 R2 |
|
p |
33.333 |
R1 R2 |
|
6.667 |
||||||
|
|
R1 R2 |
|
L R1 |
R2 |
R1 |
R2 |
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
5) Записываем окончательное решение и строим график i(t): |
||||||||||||||||||||
i(t) |
A ep t iпр |
1 |
|
|
0.03 |
t 0 |
|
0.5 4 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
114
t |
|
i(t) |
i(t) |
E |
|
ep t |
E |
|
R1 |
R1 |
|||||
0 |
|
0.667 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
0.015 |
0.719 |
|
|
|
|
|
|
0.030.751
0.045 0.77
0.060.782
0.075 0.789
0.090.793
0.105 0.796
0.120.798
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
i(t) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.015 |
0.03 |
0.045 |
0.06 |
0.075 |
0.09 |
0.11 |
0.12 |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.20 |
|
|
|
|
|
Рис. 4.21
Зависимые и независимые начальные условия Пример-5.
Дано :
R 20 L 0.2 J 2
Рис
- 6 




Ищем решения в виде:
U(t) Uсв(t) iпр A ep t Uпр
1)Uпр определяет принуждённую составляющую схеме после коммутации
2)(рис. 4.22):
115
|
|
|
L |
( ) |
J |
R/2 |
R |
|
|||
U t |
|
|
|
|
|
R/2 |
|
Рис. 4.22
Uпр J R2 Uпр 20
2) Определяет ННУ в схеме до коммутации (рис. 4.23):
|
|
|
R |
R |
1 |
|
R |
R |
1 |
iL(0) |
|
J |
R |
io J |
R |
||||
|
2 |
2 |
2 |
2 |
|||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
L
U(t ) |
R/2 |
J |
R |
U( ) |
J |
|
t |
iL(0)
R |
R |
|
|
|
|
Рис. 4.23 |
Рис. 4.24 |
3) Определяет ЗНУ в схеме после коммутации (рис. 4.24): |
|||||
U(0) |
|
R (J |
iL(0)) |
Uo R (J io) Uo |
26.667 |
|
|||||
|
|||||
A |
Uпр |
Uo A |
6.667 |
|
|
4) Корень характеристического уравнения через входное сопротивление в схеме после коммутации (рис. 4.22):
Z |
|
R |
R |
R p L |
|
0 p |
2 R |
p 200 |
R1 R2 |
6.667 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
2 |
|
L |
R1 R2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
5) Записываем окончательное решение и строим график i(t):
U(t) A ep t Uпр |
|
1 |
|
0.005 t 0 0.5 4 |
|
p |
|
||
|
|
|
|
116
t U(t)
0 26.67
0.0025 24.04
0.005 22.45
0.0075 21.49
0.0120.9
0.0125 20.55
0.015 20.33
0.0175 20.2
0.0220.12
27
18
U(t)
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.0025 |
0.005 |
0.0075 |
0.01 |
0.0125 |
0.015 |
0.0175 |
0.02 |
||||||||
|
|
|
t |
|
|
|
Рис. 4.25 |
|
|
|
|
|
|
C |
U(t) |
J |
|
R |
R |
|
|
|||
|
R |
R |
|
|
|
|
|
||
Рис. 4.26:
Зависимые и независимые начальные условия Пример- 6.
Дано :
R 20 C 40 10 6 J 2
Ищем
решения в виде:


U(t) Uсв(t) iпр A ep t Uпр
1)Uпр определяет принуждённую составляющую схеме после коммутации
(рис. 4.27):
117
Рис. 4.27:
Uпр J R 3 Uпр 120
2)

определяет
ННУ в схеме до коммутации (рис. 4. 28):
Uc(0)
J R Uco J R
C
U(t) |
J |
R |
R |
R |
U(t) |
J |
R |
Uc(0) |
Eэ |
2R |
R |
U(t) |
J |
Rэ |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.29 |
Рис. 4.30 |
||||||
3) |
|
определяет |
ЗНУ в схеме после коммутации (рис. 4.29 и 4.30): |
|||||||||||||||||||||
Ee |
|
|
|
Uco 2 R |
|
Re |
|
2 R |
U(0) |
|
|
J (Re |
R) |
Ee |
|
|||||||||
|
|
|
|
3 R |
|
3 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Uo |
|
|
|
J (Re |
|
R) |
Ee |
|
Uo |
93.333 |
|
|
|
|
||||||||||
A |
|
|
|
|
Uпр |
Uo |
A |
26.667 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4) |
Корень характеристического уравнения через входное сопротивление |
|||||||||||||||||||||||
в схеме после коммутации: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Z |
|
|
|
2 R |
R |
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
p |
|
1 |
|
p |
416.667 |
|
||||
|
|
|
|
p C |
|
|
|
|
3 R C |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
5) |
Записываем окончательное решение и строим график i(t): |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
2.4 |
10 |
3 |
|
t |
0 0.5 |
4 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
U(t) |
|
|
|
|
U(t) |
A ep t |
Uпр |
|
|
||||||
0 26.67
0.0012 25.24
0.0024 24.13
0.0036 23.25
0.0048 22.55
0.006 22.01
0.0072 21.58
0.0084 21.24
0.0096 20.98
120
100
80 U(t) 60 40 20
0 0.0012 0.0024 0.0036 0.0048 0.006 0.0072 0.0084 0.0096
t
Рис. 4.31
118
Лекция № 10
§4.3 Метод расчета переходных процессов в цепи переменный тока
Для расчета переходный процессов в цепи переменного тока используют символический метод
Пример: Определить ток источника напряжения если:
R1 20 Ом, R2 10 Ом, L 0,2 Гн, e(t) 20sin( t 60o )В, f 50 Гц,2 f 313рад/с.
Рис. 4.32
Решение: Находим индуктивное сопротивление и комплекс напряжения X L L 62,8Ом, E 20e j60o В.
Ищем решение в виде i(t) iсв(t) iпр(t) Ae pt i(t) .
1.Определяем принужденную составляющую в цепи после коммутации, используя символический метод
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.33 |
|
|
|
||
I |
пр |
E / R R |
jX |
L |
0,163 j0,237 0,287e j124,466A . |
||||||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определяем мгновенное значение принужденного тока |
|||||||||||||
|
|
i (t) 0,287sin( t 124,466o )A, i |
|
(0) 0,237A . |
|||||||||
|
|
пр |
|
|
|
|
|
|
пр |
|
|
||
2. Определяем корень характеристического уравнения |
|||||||||||||
|
|
Z ( p) R |
R pL 0 p |
R1 |
R2 |
150c-1 . |
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
L |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Определяем независимые начальные условия, iL (0) используя символический метод.
119
|
|
|
|
|
|
I |
|
E |
R |
R1 R1 jX L |
|
|
, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2R1 jX L |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
IL0 I e |
|
R1 |
|
0,118 |
j0,156A, iL (0) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2R |
jX |
|
||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
L |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,156A. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 4.34
4. Определяем зависимые начальные условия в схеме после коммутации, заменяя индуктивностьL источником тока равным iL (0) .
ie (0 ) iL (0) 0,156A
Рис. 4.35
5. Определяем константу интегрирования A
ie (0 ) A iпр(0) A ie (0 ) iпр(0) 0,081A .
Записываем решение и строим график.
i(t) iсв(t) iпр(t) Ae pt iпр(t) 0,081e 150t 0,287sin( t 124,466o )A .
6. Строим зависимость в пределах одного периода
120
