Качественный анализ переходных процессов. Расчет переходного процесса классическим и оперативным методом, страница 3

Для нахождения второго уравнения, связывающего коэффициенты A1 и A2, найдем напряжение на индуктивности UL (t):

,                                                        (6)

.                         (7)

В установившемся режиме, смотри 2.1.3, напряжение на индуктивности

UL = 0, таким образом, принужденная составляющая ULпр = 0. Подставив выражение (7) и ULпр = 0 в выражение (6) получим:

.                                        (8)

Из качественного анализа, смотри 2.1.2, нам известно, что UL(0+) = 0. Тогда из выражения (8) следует, что

 = 0.

Таким образом, получаем второе уравнение системы  или

.                                                           (9)

Уравнения (5) и (9) образуют систему, решив которую найдем A1 и A2 :

Подставляя значения р1 и р2 , А1 и А2 в выражения (4) и (8),получаем:

,

.

Покажем методику определения токов в других ветвях и напряжения на конденсаторе.

2.2.3 Определение i2(t) и uc(t).

Ток

i2(t) = i2св + i2пр                                                    (10)

где i2св - свободная составляющая переходного тока;

i2пр - принужденная составляющая переходного тока.

Так как характеристическое уравнение (3) имеет два вещественных корня, то свободная составляющая тока i2 определяется выражением:

.                                          (11)

Вследствие того, что постоянный ток через конденсатор не проходит, принужденная составляющая, смотри 2.1.3, равна: i2пр = 0.

Чтобы определить свободную составляющую тока i2св, необходимо составить систему двух уравнений, связывающих постоянные A1 и A2 .

Из качественного анализа, в соответствии с 2.1.2, нам известно значение тока i2 непосредственно после коммутации: i2(0+) = -30А.

Используя выражения (10) и (11),получим первое уравнение, связывающие коэффициенты A1 и A2:

А1 + А2 = -30.                                               (12)

Для нахождения второго уравнения, связывающего коэффициенты A1 и A2, найдем uс (t):

,                                                      (13)

.                          (14)

Ввиду того, что после коммутации в установившемся режиме (п.2.1.3) напряжение uC= 50В, принужденная составляющая напряжения на конденсаторе =50В.

В соответствии с 2.1.2, нам известно, что напряжение на конденсаторе непосредственно после коммутации (0+) =150В.

Подставив эти значения и выражение (14) в (13), получим второе уравнение, связывающие коэффициенты A1 и A2:

.                                                             (15)

Из уравнений (12) и (15) составляем систему, решив которую, найдем постоянные интегрирования A1 и A2:

Подставляя значения р1 и р2 , А1и А2 в выражение для i2(t)и , получаем:

 А,

В.

2.2.4 Определение i3(t)

Ток i3(t) в общем виде равен:

.             (16)

Подставив значения параметров в выражение (16), окончательно получим:

.

2.3 Расчет переходного процесса в цепи операторным методом

Расчет состоит из двух этапов:

Первый этап: составление операторной схемы замещения послекоммутационной схемы, изображенной на рисунке 2.7 и определение операторного изображения искомой функции.

Второй этап: переход от изображения функции к ее оригиналу.

Первый этап. При составлении операторной схемы, смотри рисунок 2.7, все переменные во времени величины заменяются их операторными изображениями. Катушка заменяется последовательно соединенным операторным сопротивлением Lpи источником напряжения Li1(0), где i1(0)- значение тока в индуктивности при t=0+. Конденсатор заменяется последовательно соединенными операторным сопротивлением  и источником напряжения uc(0)/р, где uc(0)- значение напряжения на емкости при t=0+. Направление источника Li1(0) совпадает с направлением тока ветви, а направление источника uc(0)/р противоположно току в этой ветви.

В схеме, изображенной на рисунке 2.3, начальные условия имеют следующие значения: i1(0+) = 0 , uc(0+) = 150В. Поэтому источник напряжения Li1(0) на операторной схеме замещения не показан.

Искомый ток I1(p) для схемы замещения, изображенной на рисунке 2.7, можно найти с помощью метода контурных токов. Он будет равен контурному току I22(p).

7)

Решив систему (17), найдем ток I22(p):

.         (18)