![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Основные положенияСтр 1 из 7Следующая ⇒ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ ПРИ КОММУТАЦИИ ИСТОЧНИКА ПОТОЯННОГО ТОКА
Цель работы — экспериментальная проверка основных положений теории описания переходных процессов и влияние значений элементов электрической цепи на эти процессы.
Основные положения
Используемые для анализа линейных электрических цепей установив- шиеся процессы, при которых напряжения и токи − постоянные величины либо гармонические функции времени, практически не реализуемы, так как все физические процессы имеют начало и конец. Следовательно, любое непериодическое изменение воздействия, изменение конфигурации цепи или параметров входящих в нее элементов приводит к тому, что режим цепи становится неустановившимся. Любое скачкообразное изменение в цепи, приводящее к неустановившемуся режиму, принято называть коммутацией. Нестационарные процессы, возникающие в цепи при переходе от одного установившегося режима к другому, называются переходными. Возникновение переходных процессов в цепи обусловлено наличием в ней реактивных элементов (индуктивностей и емкостей), в которых накапливается энергия магнитного и электрического полей. При коммутации изменяется энергетический режим работы цепи, причем эти изменения не могут осуществляться мгновенно, поскольку скорость изменения энергии P = dW/dt – мощность, отдаваемая или потребляемая соответствующими элементами цепи, не может быть бесконечно большой. Это положение носит название принципа непрерывности во времени суммарного потокосцепления и суммарного электрического заряда цепи, из которого следует непрерывность токов в индуктивностях и напряжений на емкостях. Вывод о непрерывности токов в индуктивностях и напряжений на емкостях формулируется в виде законов коммутации. Первый закон коммутации: в начальный момент времени после коммутации ток в индуктивности имеет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией, и с этого значения плавно изменяется Второй закон коммутации: в начальный момент времени после коммутации напряжение на емкости имеет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией, и с этого значения плавно изменяется
Значения тока в индуктивности и напряжения на емкости в момент коммутации (t = 0) называются независимыми начальными условиями. На рисунке 1 приведены три простые цепи первого ( а и б) и второго порядка (в).
а б в Рис. 1 Простые цепи первого и второго порядка( порядок соответствует числу реактивных элементов).
Первая цепь (рис.1а) называется RL цепью. Ток в такой цепи определяется уравнением
напряжение на сопротивлении и индуктивности
где Так как ток через резистор в RL цепи определяет падение напряжения на этом резисторе, то и форма графика для тока в этой цепи при переходном процессе совпадает с формой падения напряжения на резисторе. Ток, в этом случае, будет нарастать до величины Вторая цепь (рис.1б) называется RС цепью. Ток в такой цепи можно определить как ток, протекающий через конденсатор (последовательная цепь). Ток, протекающий через конденсатор, определяется уравнением
напряжение на сопротивлении и конденсаторе
где
Так как ток через резистор в RС цепи определяет падение напряжения на этом резисторе, то и форма графика для тока в этой цепи при переходном процессе совпадает с формой падения напряжения на резисторе. Ток, в этом случае, будет нарастать до величины Переходный процесс можно считать завершенным при достижении временем значения равного В цепях второго порядка (рис. 1в) переходный процесс может протекать по трем различным случаям и зависит от добротности последовательного колебательного контура значения
1. Колебательный режим (Q > 0,5). Если
Напряжение на элементах R, L и C будет описываться выражениями
Напряжения на элементах RLC цепи в колебательном режиме приведены на рисунке 4 а.
а б в Рис. 4. Напряжения переходного процесса в RLC – в разных режимах:
2. Критический режим (Q = 0,5). Если
Напряжения на элементах R, L и C в случае критического режима будет описываться выражениями Напряжения на элементах RLC цепи в колебательном режиме приведены на рисунке 4 б.
3. Апериодический режим (Q<0,5). Если а напряжение на элементах R, L и C будет описываться выражениями Напряжения на элементах RLC цепи в апериодическом режиме приведены на рисунке 4 в.
|