Параметры работы электросхемы

Контрольная работа - Разное

Другие контрольные работы по предмету Разное

1.Расчет параметров схемы при переходном процессе классическим методом

 

1.1 Расчетная схема

 

Рисунок 1- Расчетная схема

 

Исходные данные к проекту: U01 = 120 B; U02 = 240 B; R1 = 12 Oм; R2 = 4Ом; R3 = 11 Ом; L3 = 100 мГн; С =2,5мФ

 

1.2 Определение начальных условий

 

До коммутации, когда t=-0 рубильник разомкнут, . Питание цепи осуществляется от источника U01. Т.к. U01= const, то , L3 = 0, , отсюда следует, что.

Поэтому

 

i1 (-0) = i2(-0) + i3(-0) , А

 

Так как конденсатор заряжается, то напряжение будет равно

Uc (-0) = U01 = 120 , B

 

После коммутации, когда, t = (+0) рубильник замкнут . По первому закону коммутации: i3 (+0) = i3 (-0) = 0 , А

По второму закону коммутации: Uc (+0) = Uc (-0) = 120 B.

Находим i1(0) и i2(0), по второму закону Кирхгофа:

 

 

А значит

 

, A

 

Итак, начальные условия:

 

i1 (0) = 0 , A,

i2 (0) = 0 , A,

i3 (0) = 0 , A,

Uc (0) = 120 , B.

 

.3 Определение конечных условий

 

Рисунок 2- Расчетная схема после коммутации

ток схема коммутация

После завершения переходного процесса () питание схемы осуществляется от двух источников: U01 и U02. Т.к. U01 = U02 = const, то = 0, следовательно L3=0, .

Поэтому введем обозначения:

принужденные составляющие отметим одним штрихом;

свободные составляющие отметим двумя штрихами.

Принужденная составляющая тока i3 (t): , А, т.к. .

Воспользуемся вторым законом Кирхгофа для нахождения принужденных составляющих токов i1 (t) и i2 (t): U01 - U02 = i1 R1 + i2 R2

отсюда

 

, A

 

Принужденная составляющая напряжения на конденсаторе С определится следующим образом:

 

, B

 

1.4 Составление дифференциальных уравнений для переходного процесса

 

Составим дифференциальные уравнения для переходного процесса согласно выбранного направления обхода

 

Обозначим ; и подставим в уравнения :

 

 

/:4

 

 

/+

 

/*D

/:0,1

(1)

 

Приведем выражение (1) к неоднородному дифференциальному уравнению второго порядка:

(2)

 

Уравнение (2) является неоднородным дифференциальным уравнением второго порядка. Закон изменения тока при коммутации определяется суммой свободной и принужденной составляющих:

 

 

Составим характеристическое уравнение и найдем его корни:

 

 

Поскольку корни вещественные отрицательные, значит процесс разряда конденсатора при коммутации носит апериодический затухающий характер. Закон изменения напряжения на емкости определяется суммой свободной и принужденной составляющих:

 

 

Принужденная составляющаяВ, а свободная составляющая при апериодическом затухающем разряде определяется формулой:

 

Постоянные интегрирования и находим из начальных условий при t = 0 по законам коммутации:

 

 

 

отсюда получаем:

 

A2 = 60 следовательно A1 = -150

 

i3(t) = 15e

 

Из схемы видно, что:

 

,

отсюда

 

Ток i2 (t) определим по первому закону Кирхгофа:

 

,A

 

1.5 Итоговые результаты решения классическим методом

 

, В

,A

2.Расчет параметров схемы при переходном процессе операторным методом

 

2.1Операторная схема

 

Рисунок 3- Операторная схема замещения

 

2.2 Расчет токов ветвей

 

При расчете переходного процесса действительные функции времени (оригиналы) заменяем их изображениями. Для определения токов ветвей воспользуемся методом контурных токов. Выбираем независимые контуры и положительные направление контурных токов:

 

 

Составим уравнение второго закона Кирхгофа для контурных токов:

 

Найдем Э.Д.С. контуров в изображениях, подставив значения U01 и U02 в уравнения (3) и (4):

 

, B

, B

 

Изображения полных сопротивлений контуров составят:

 

,Ом

,Ом

,Ом

 

Находим изображение первого контурного тока , подставив ,,, и в уравнения (3) и (4):

 

/+

(5)

 

Находим изображение тока :

 

/+

(6)

 

Подставляем в выражение (6) значения изображений Э.Д.С. и полных сопротивлений:

 

/:1,6

 

Т.к. , то, по теореме разложения

(7)

 

Найдем корни pк уравнения H(p):

 

 

Возьмем производную от H(p):

 

 

Далее, подставив полученные значения в выражение (7), получим ток (t):

 

, А

 

Аналогично находим изображение тока Подставляем в выражение (5) значения изображений Э.Д.С. и полных сопротивлений:

 

(8)

/:1,6

=0

 

Далее, подставив полученные значения в выражение (8), получим ток (t):

 

 

Ток второй ветви (t) определяем по первому закону Кирхгофа:

 

2.3 Итоговые результаты решения операторным методом

 

3.Определение точек экстремумов токов ветвей в течение времени t

 

Для того чтобы найти точки экстремумов, необходимые для построения графика изменения токов ветвей схемы во времени при коммутации, полученные выражения токов следует продифференцировать и пролога?/p>