Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Перехідні процеси в електричному колі




Причини виникнення перехідних процесів. Методи розрахунку.

Для вивчення перехідних процесів у простому або у складному колі необхідно розглянути загальні відомості про них. Серед них зазначимо причини виникнення перехідних процессів, основні означення і два закони комутації, на яких грунтуються дослідження перехідних процесів.

Причини виникнення перехідних процесів

Перехідні процеси виникають внаслідок зміни е. р. с. у колі, напруги, прикладеної до кола, або в зв'язку із зміною його параметрів — опору, індуктивності чи ємності..

Безпосередніми причинами виникнення перехідних процесів можуть бути комутаційні зміни режимів, тобто вмикання і вимикання джерел живлення, приймачів енергії; короткі замикання на ділянках електричних кіл; зміни механічного навантаження електродвигунів та ін.

Електромагнітні процеси, які відбуваються в електричних колах при переході від одного усталеного режиму до іншого, називають перехідними процесами.

Електричні струми, напруги в колі під час перехідного процесу називають перехідними струмами або напругами.

Тривалість перехідних процесів в електричних колах (перехідний період) найчастіше становить десяті й соті частки секунди. Проте знання характеру їх дуже важливе, оскільки й за малий проміжок часу можливі різкі збільшення струмів і напруг, які можуть бути небезпечними для електричних установок.

У пристроях зв'язку, автоматики, лічильно-розв'язувальної техніки, радіотехніки за допомогою перехідних процесів формуються імпульси — сигнали, які несуть певну інформацію.

Вивчення перехідних процесів у цих пристроях необхідне для оцінки змін, які вони можуть вносити в електричні сигнали. -

Співвідношення тривалості усталених і перехідних режимів може бути різним і залежить від умов експлуатації, а також від призначення електричних кіл. Одні з них за тривалістю практично весь час працюють в усталеному режимі (двигуни з тривалим незмінним навантаженням, лампи електричного освітлення), інші, навпаки, безперервно перебувають у перехідному режимЦдвигуни з повторно-короткочасним навантаженням, лінії зв'язку під час передавання інформації, імпульсні пристрої автоматики, лічильно-розв'язувальні машини під час роботи).

Перший закон комутації

Перший закон комутації застосовується до кіл, які мають індуктивність.

Струм в індуктивності не може змінюватися стрибкоподібнр. Тому миттєвий струм у вітці з індуктивністю в перший момент перехідного періоду залишається таким, яким він був в останній момент попереднього усталеного режиму.

Справедливість першого закону комутації випливає з простих міркувань, які викладемо для випадку вмикання котушки індуктивності на сталу напругу U (рис. 25.1).

До замикання рубильника Р усталений режим характеризується, тим, що струм у колі, напруга активна ик та індуктивна ul дорівнюють нулю.

З моменту замикання рубильника виникає перехідний процес, протягом якого струм у котушці збільшується до деякого значення і — І,

 

 

 

Це рівняння виражає баланс напруг у колі: частина прикладеної до кола напруги компен-

 

змінюються й напруги ил і щ. Електричний стан кола за схемою рис. 25.1 у будь-який момент перехідного періоду характеризується рівнянням

 

В усталеному режимі при замкненому рубильнику Р струм у колі постійний, тобто швидкість зміни струму дорівнює нулю: dildt = 0; тому й індуктивна напруга «t дорівнює нулю. Напругу джерела повністю прикладено до опору R, і струм у колі визначають згідно із законом Ома:

 

 

Припустімо, що перехідного процесу немає і струм у котушці миттєво (dt = 0) збільшився від 0 до кінцевого значення /. Тоді швидкість зміни струму повинна дорівнювати нескінченності (dildt. = оо). Проте це суперечить рівнянню (25.1), в якому напруга джерела U — кінцева величина. Зміна струму стрибкоподібне означала б також, що енергія магнітного поля котушки збільшилася стрибкоподібне від 0 до

 

— Для миттєвої зміни запасу енергії в магнітному полі кола треба мати джерело нескінченно великої потужності Р = dWJdt = оо, що позбавлено фізичного змісту.

 

З першого закону комутації випливає, що в початковий момент після замикання рубильника (при t = 0) струм у' колі дорівнює нулю

 

— спад напруги в опорі, а індуктивна напруга — напрузі джерела «0L = U і коло ніби розімкнене індуктивністю.

 

Другий закон комутації

 

Другий закон комутації застосовується до кіл, які мають ємність.

 

Напруга на ємності не може змінюватися стрибкоподібне. Тому напруга на ємності в перший момент перехідного періоду така сама, якою вона була в останній момент попереднього усталеного режиму.

 

Міркування, що підтверджують другий закон комутації, наведемо для випадку заряджання конденсатора через резистор (вмикання кола з R і С на сталу напругу, рис. 25.2). До замикання рубильника Р усталений режим характеризується тим, що струм у колі, напруги на резисторі й конденсаторі дорівнюють нулю.

З моменту замикання рубильника виникає перехідний процес, протягом якого напруга на конденсаторі збільшуєтеся до напруги джерела U (конденсатор заряджається), змінюються струм у колі й напруга на резисторі.

 

 

Струм у колі пропорційний швидкості зміни напруги на конденсаторі:

 

Електричний стан кола (рис. 25.2) в будь-який момент перехідного періоду характеризується рівнянням, складеним за другим правилом Кірхгофа:

 

Прикладена до кола напруга (напруга джерела) поділяється на дві частини; одна з них (RCduc/dt) компенсує спад напруги в резисторі, а друга («с) дорівнює напрузі в конденсаторі.

В усталеному режимі при замкненому рубильнику Р напруга на конденсаторі не змінюється, тобто швидкість зміни напруги на конденсаторі дорівнює нулю; тому і струм у колі дорівнює нулю. Напруга на резисторі дорівнює нулю, і отже, напругу повністю прикладено до конденсатора: (тобто коло розімкне-не конденсатором).

Доведення існування перехідного періоду при заряджанні-конденсатора аналогічні тим, які було раніш наведено для кола з котушкою індуктивності.

Припустімо, що в момент замикання рубильника Р напруга на конденсаторі змінилася стрибкоподібне. Таке припущення означає кінцеві зміну напруги.за час, що дорівнює нулю, тобто, що суперечить рівнянню (25.4), в якому напруга джерела — кінцева величина. Крім того, при зміні напруги на конденсаторі стрибкоподібне енергiя електричного поля має збільшитися миттєво від 0 до..Для такої стрибкоподібної зміни енергії треба мати джерело нескінченно великої потужності, чого насправді бути не може. З другого закону комутації випливає, що у початковий момент перехідного періоду (при = 0) напруга на конденсаторі дорівнює нулю конденсатор ніби замкнено накоротко). Напруга на резисторі дорівнює напрузі джерела, а струм у колі.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-03-27; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 929 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наглость – это ругаться с преподавателем по поводу четверки, хотя перед экзаменом уверен, что не знаешь даже на два. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2648 - | 2219 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.