Анализ установившихся и переходных режимов в линейных электрических цепях

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

Совпадает с ранее найденным значением huвых(t).

 

 

4.2 Расчет и построение графиков изменения тока iвх и напряжения uвых четырёхполюсника при подключении его к клеммам с напряжением u4(t) в момент времени t0 = (2kp - Yu3)/w с учетом запаса энергии в элементах схемы от предыдущего режима работы

 

a)на интервале t [0+;T], где Т - период изменения напряжения u4(t)

 

 

Рис. 22

 

Первый интервал: t [0+,T/2-] uвх =10 B

Из предыдущих пунктов известно:

 

1)

2)

 

В начальный момент переходного процесса:

 

 

В последующем t0 примем за нуль, тогда:

 

 

Корень характеристического уравнения был найден в пункте 4.1: р=-250; Общий вид решения:

 

 

Определим вынужденную составляющую (t = ?). Схема в установившемся режиме:

 

Рис. 23

 

iвын = iвх(?) =

 

Определяем неизвестный коэффициент А:

 

iвх(0)=A+0.625=-0.146

 

Откуда получаем, что А=-0.77

Решение на первом интервале t[ 0+ , T / 2 -]:

 

 

Второй интервал t [T/2+,T-] uвх =-10 B

 

iвын = iвх(?) = -

 

Определяем неизвестный коэффициент А для второго интервала:

 

iвх(0) = A +(-0.625) = 0.274

 

Откуда получаем, что А = 0.899

Решение на втором интервале t [T / 2+ , T- ]:

 

 

Составим решение для обоих интервалов t [0+ , T-]:

 

 

Графики uвых и iвх представлены соответственно на рис.24 и рис.25

 

Рис 24

 

б) Расчет и построение графиков изменения тока iвх и напряжения uвых четырёхполюсника на интервале, при котором наступает квазиустановившийся режим

 

При квазиустановившемся режиме наблюдается установившийся переходный процесс, т.е. периодический процесс, обладающий для всех t свойствами периодичности

 

f(t)= f (t + T )

 

Т.к. на входе последовательность разнополярных прямоугольных импульсов, то в течение периода происходят две коммутации, поэтому переходный процесс разбивается на два временных интервала: первый - [0+; T/2-], второй - [T/2+; T-]. Так как процесс повторяется через период, то момент времени [nT-] соответствует [0-],

 

а [(n + 1)T+] - [T+].

 

С высокой степенью точности можно сказать, что такой режим в нашем четырехполюснике наступает по прошествии 5-ти периодов. Это следует из аналитических выражений для входного тока и выходного напряжения на отрезке t [0+, 5T] (вычислено с помощью ЭВМ):

 

 

 

Рис. 26

Рис. 27

 

 

5. Расчет установившихся значений напряжений и токов в четырехполюснике при несинусоидальном входном воздействии

 

.1 Рассчитать законы изменения тока iвх(t) и напряжения uвых(t) частотным методом, представив напряжение uвх(t) = u4(t) в виде ряда Фурье до 5-й гармоники

 

, где k - целое нечетное число. U m=10 В

 

АЧХ и ФЧХ данного четырехполюсника известны из пункта 2.5:

 

 

Заменим в АЧХ и ФЧХ текущую частоту на дискретную k? :

 

 

Выходное напряжение в общем виде может быть записано следующим образом:

 

 

Получим:

 

 

Из предыдущих пунктов известно:

 

 

Таким образом, закон изменения тока iвх(t) можно представить в виде:

 

 

5.2.Построить графики uвх(t)=u4(t), uвх(t), iвх(t), uвых(t) в одном масштабе времени один под другим, где uвх(t), iвх(t),и uвых(t) - суммарные мгновенные значения.

 

 

 

Рис 28, 29, 30, 31:

 

.3 Определить действующие значения uвх(t), iвх(t), uвых(t), а также активную мощность, потребляемую четырехполюсником, и коэффициенты искажения iвх(t), uвых(t). Сравнить графики iвх(t), uвых(t) с соответствующими графиками п. 4.1 б, сделать выводы

 

Действующие значения входного тока, входного и выходного напряжений для данного режима:

 

 

Активная мощность, потребляемая четырехполюсником, равна сумме активных мощностей, потребляемых четырехполюсником в результате действия каждой гармоники.

 

где

 

- разность фаз между и

k - номер гармоники.

 

 

Определим реактивную мощность по формуле:

 

 

Тогда

 

 

Коэффициент искажения сигнала - это отношение действующего значения первой гармоники сигнала к полному действующему значению этого сигнала. В моем случае коэффициенты искажения тока и напряжения будут равны соответственно:

 

Сравним графики iвх(t), uвых(t) с соответствующими графиками п.4.1б:

Наложим кривые, полученные частотным методом, на те, что были выведены классическим методом. Кривые совпадают практически на всех участках.

 

Рис 32, 33:

 

5.3.Заменить несинусоидальные кривые uвх(t), iвх(t) эквивалентными синусоидами и построить их графики

 

Чтобы заменить входные ток и напряжение эквивалентными синусоидами, необходимо сохранить действующие значения величин, частоту воздействия и мощность, рассеиваемую на четырехполюснике.

Примем входное напряжение за опорный сигнал. Его фаза равняется нулю.