Материал: Переходные процессы в линейных ЭЦ часть 1

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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: