Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Тексты лекций.doc
Скачиваний:
218
Добавлен:
24.04.2019
Размер:
28.18 Mб
Скачать

Подключение катушки индуктивности с r, l к сети с постоянным напряжением

Проведем анализ переходного процесса в цепи и определим i, i, uR, uL, если известны U, R, L. Составим уравнение по второму закону Кирхгофа и запишем решение:

Ldi/dt + Ri = U

Схема подключения цепи с последовательным соединением элементов

с R, L, C к источнику постоянного напряжения

Ток в установившемся режиме i′ = U/R. Свободный ток i″ находят, решая однородное дифференциальное уравнение

Ldi″/dt + Ri= 0

Решение этого уравнения ищут в виде i″ = Aept, где р – корень характеристического уравнения Lp + R = 0. Таким образом, p = -R/L, а ток в переходном режиме

i = E/R + A-Rt/L

где τ = L/Rпостоянная времени цепи.

Из начальных условий с учетом первого закона коммутации определяем постоянную интегрирования А: при t = 0 ток в цепи равен нулю. Получаем А= -U/R. В результате

i = U/R – (U/R)et/τ = U/R(1 – et/τ)

Напряжение на резисторе uR = Ri = UUet = U(1 – et) изменяется так же, как ток, а напряжение на индуктивности будет изменяться:

uL = Ldi/dt = LU/(RL/R)et/τ = Uet

Графики переходных процессов цепи представлены на рисунках.

Изменение токов в цепи с последовательным соединением

элементов с R и L при включении цепи на постоянное напряжение

Изменение напряжения на резисторе и индуктивной катушки

при включении цепи на постоянное напряжение

Переходные процессы при заряде и разряде конденсатора

Для переходного процесса зарядки конденсатора (переключатель П в положении включено), можно записать

Ri + uC = U.

Схема для анализа переходных процессов при зарядке и разрядке конденсатора

Ток в цепи

i = d(CuC)/dt = CduC/dt

Подставляя выражение в предыдущую формулу, получим

RCduC/dt + uC = U.

Тогда напряжение на конденсаторе

uC = uC = uC″.

Свободное напряжение uCнаходят, решая однородное дифференциальное уравнение

RCduC/dt + uС = 0,

которому соответствует характеристическое уравнение RCp + 1 = 0, откуда, p = –1/(RC).

Следовательно, свободное напряжение на конденсаторе

uC″ = Aept = Aе t/(RC) = Ae t,

где τ = RС.

Таким образом, напряжение на конденсаторе в переходном режиме

uC = uC + Aet/τ,

а ток

i = i′ – (A/R)et ,

причем i′ = Cdu′C/dt, i″ = Cdu″C/dt = (A/R)e t

Постоянную интегрирования А находят с учетом второго закона коммутации из начальных условий работы цепи, которые различны для процессов заряда и разряда конденсатора.

Зарядка конденсатора. Напряжение в переходном режиме при зарядке конденсатора изменяется по закону

uC = U(1et/τ)

Ток в цепи согласно (1.130) i= 0, а A = –U после чего получим

i = (U/R)et

На рисунке показано изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при зарядке конденсатора.

Изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при зарядке конденсатора

Разрядка конденсатора. Если переключатель П включить в положение 2, то заряженный конденсатор начнет разряжаться на резистор R. Принимая uC = 0 и находя из начальных условий uc (при t = 0, uC = UC), а постоянная интегрирования A = UC получим, что напряжение на конденсаторе равно uC = UCet, а ток с учетом, что i= 0,

i = -(U/R) е-t.

Изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при разрядке конденсатора приведены на рисунке.

Изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при разрядке конденсатора

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]