11
Характеристическое уравнение имеет вид
R L 0 .
Корень характеристического уравнения равен
R L
.
Выражение для постоянной времени имеет вид:
L R
.
Чтобы найти постоянную интегрирования А, уравнение (1.9) запишем следую-
щим образом:
До коммутации (
t
0
i
) ток в цепи
|
|
R |
t |
|
Ae |
L |
|||
|
, |
|||
|
|
|
определяется следующим образом:
(1.10)
i 0 |
U |
|
R |
||
|
.
Согласно закону коммутации
i 0 i 0 |
U |
|
R |
||
|
.
Запишем уравнение (1.10) для момента коммутации и найдем величину А:
U R
A
.
Выражение для тока в переходном режиме выглядит следующим образом:
i |
U |
e |
t |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
.
Задаваясь значениями времени по полученному выражению можно по-
строить график тока (рис. 1.4).
По аналогии строится график изменения напряжения на индуктивности во вре-
мя переходного режима (рис. 1.4)
uL L dtdi Ue t .
в) Отключение цепи (Рис. 1.5).
12
Пусть t=0 есть момент коммутации. Составим уравнение цепи после коммутации ( t 0 )
0 R R i L di |
|
|
0 |
dt . |
(1.11) |
|
||
Решение уравнения (1.11) ищем в виде:
i i/ i// .
Установившийся ток нового стационарного режима равен Свободный ток ищем в виде
(1.12)
i |
/ |
0 . |
|
|
i |
// |
t |
. |
|
Ae |
Составим уравнение для свободного тока, пользуясь
R R |
i |
// |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
уравнением (1.11):
|
di |
// |
|
|
L |
|
0 . |
||
dt |
||||
|
|
|||
Характеристическое уравнение имеет вид:
R R0 L
0
.
Корень характеристического уравнения равен
|
R R |
|
0 |
||
|
||
|
L |
. Тогда постоянная времени равна
L R R0
.
Чтобы найти постоянную интегрирования А, уравнение (1.12) запишем следу-
ющим образом:
|
|
|
|
R R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i Ae |
L |
|
|
|
|
|
(1.13) |
|||
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
До коммутации ток в цепи определяется следующим образом i 0 |
U |
. |
||||||||||
R |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Согласно закону коммутации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
i 0 i 0 |
|
U |
. |
|
|
|
||||
|
|
R |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Запишем уравнение (1.13) для момента коммутации и найдем величину А |
|
|||||||||||
U |
0 A, |
|
A |
U |
. |
|
|
|||||
|
R |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
Выражение для тока в переходном режиме выглядит следующим образом:
13
|
i |
U |
e |
t |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
Задаваясь значениями времени по полученному выражению можно по- |
|||||||||
строить график тока (не приводится). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение на R0 |
до коммутации равно |
U . При t 0 |
стало: |
||||||
|
R i 0 |
U |
R0 |
. |
|
|
|||
|
|
|
|
||||||
|
0 |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если R0 R , то напряжение на |
R0 |
при отключении цепи велико. Поэтому |
|||||||
обмотки возбуждения электрических машин (они имеют большую L) снабжа-
ются аппаратами гашения поля. Эти аппараты предохраняют обмотку возбуждения от электрического пробоя.
г). Включение на синусоидальное напряжение, рис. 1 |
u U |
m |
sin t |
. |
|||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть t=0 есть момент коммутации. Составим уравнение цепи после |
|
||||||||||||
коммутации ( t 0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
u Ri L |
di |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
(1.14) |
||||
|
|
|
dt |
|
|
||||||||
Решение уравнения (1.14) ищем в виде: |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
i i/ i// . |
|
|
(1.15) |
||||
Установившийся ток нового стационарного режима равен |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
i/ |
U m |
sin t , |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|||
|
2 |
2 |
|
L |
|
|
|
|
|||||
где Z R |
|
L , |
tg |
|
. |
|
|
|
|
||||
|
R |
|
|
|
|
||||||||
Свободный ток ищем в виде
i// Ae t .
Составим уравнение для свободного тока, для этого в уравнении (1.14)
приравняем нулю приложенное напряжение, в результате получим:
Ri// L di// 0 . dt
14
Характеристическое уравнение имеет вид:
|
|
R L 0 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Корень характеристического уравнения равен |
R |
. Отсюда найдем постоян- |
||||
L |
||||||
|
|
|
|
|
||
ную времени: |
L |
. |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
Чтобы найти постоянную интегрирования А, уравнение (1.15) запишем следующим образом:
|
U |
|
sin t Ae |
|
R |
t |
|
|
|
i |
m |
L |
. |
(1.16) |
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Z |
|
|
|
|
|
|
||
До коммутации ток в цепи равен i 0 0 . |
|
|
|
||||||
Согласно закону коммутации: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
i 0 i 0 0 . |
|
|
|
|
||
Запишем уравнение (1.16) для момента коммутации t 0 и найдем величину А:
0 |
U |
m |
|
||
|
|
|
|
Z |
|
sin
A
,
A |
U |
m |
|
||
|
|
|
|
Z |
|
sin
.
Формируем выражение для тока в переходном режиме:
i |
U |
m |
sin t |
|
|||
|
|
|
|
|
Z |
|
|
удвоенной амплитуды установившегося
|
U |
|
sin e |
|
R |
t |
|
|
|
m |
L |
. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задаваясь значениями времени |
||||||
|
по полученному выражению можно |
||||||||
|
построить график тока (рис. 1.6). |
||||||||
|
|
|
Начальное значение свободно- |
||||||
|
го |
тока |
зависит от |
(фазы |
|||||
|
включения). Он принимает макси- |
||||||||
|
мальное значение при . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Наибольшее |
значение резуль- |
|||||
|
тирующего |
|
|
тока |
не |
превышает |
|||
тока. |
|
|
|
|
|
|
|
||
15
1.3. Переходные процессы в цепи с последовательно
соединенными R и C
Уравнение цепи в этом случае можно записать следующим образом
|
|
|
|
|
|
|
u Ri uC . |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Так как i |
dq |
|
d Cu |
|
C |
du |
, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
C |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
dt |
|
dt |
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u RC |
duC |
|
u |
|
|
. |
|
|
|
|
|
(1.17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
C |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Решение этого уравнения ищем в виде u |
u |
/ |
u// . Свободную составляющую |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
C |
C |
|
|
|
|
|
|||
представляем, как и в предыдущих случаях, в виде |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
// |
|
t |
. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
uC Ae |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
du |
// |
|
|
Составим уравнение для свободной составляющей 0 RC |
C |
uC . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
||
Характеристическое уравнение выглядит следующим образом |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 RC 1. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Корень характеристического уравнения равен |
1 |
, а постоянная времени - |
||||||||||||||||||
RС |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
RC . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выражение для напряжения на конденсаторе определяется так:
uC |
uC Аe |
t |
|
. |
|
|
/ |
|
|
|
|
Установившаяся составляющая uC/ |
зависит от вида приложенного напря- |
||||
жения u . Постоянная интегрирования А находится по начальным условиям.
Частные случаи
А). Короткое замыкание (рис. 1.7).
Пусть t=0 есть момент коммутации.
Установившееся напряжение нового стацио-
нарного режима равно uC/ U .
Решение ищем в виде: