Электротехника и электроника. Анализ и расчет переходных процессов в электрических цепях

Март 2, 2021

Главная
Физика
Электротехника и электроника. Анализ и расчет переходных процессов в электрических цепях

Содержание

2. АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Тема 4
3. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Индуктивный элемент В индуктивном элементе происходит запасание энергии, связанное с прохождением
4. Электротехника и электроника Индуктивные элементы
5. Индуктивный элемент Условное графическое обозначение индуктивного элемента
6. Емкостный элемент Емкостный элемент В идеальном емкостном элементе происходит запасание электрической энергии, связанное с прохождением тока,
7. Электротехника и электроника Конденсаторы
8. Законы коммутации и начальные условия Законы коммутации В начальный момент после коммутации токи индуктивных и напряжения
9. Значения тока индуктивного и напряжения емкостного элементов в момент коммутации называют независимыми начальными условиями. Именно эти
10. Если в момент коммутации токи всех индуктивных и напряжения всех емкостных элементов равны нулю, то соответствующие
11. Переходные процессы в RC-цепях первого порядка
12. Переходные процессы в RC-цепях первого порядка Определим сначала закон изменения напряжения . Зная , мы можем
13. Выполняя подстановку и решая полученное уравнение относительно , получим Переходные процессы в RC-цепях первого порядка -
14. Первое слагаемое в (3) - свободная составляющая Второе слагаемое в (3) - принужденная (установившаяся) составляющая Переходные
15. Случай 1. Решение уравнения (2) имеет вид: Переходные процессы в RC-цепях первого порядка
16. Случай 2. Переходные процессы в RC-цепях первого порядка Решение: Поскольку Запишем уравнение (2) в виде:
17. Порядок расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка Считаем, что переходный процесс вызван замыканием или размыканием
18. 3. Рассчитываем установившиеся значения искомых токов и напряжений, анализируя цепь в момент времени . Порядок расчета
19. 4. Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к которым подключен емкостный элемент. Рассчитываем постоянную
20. Пример. Ключ в цепи на рис. 1 замыкается. Рассчитать ток после коммутации, если R1 = R2
21. Решение. 1. Определим независимые начальные условия. Для этого рассчитаем режим в цепи при t = 0-.
22. Начальное значение тока i1 при t = 0+. Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.
23. Определим установившееся значение искомого тока. Схема замещения, соответствующая Установившемуся режиму Установившееся значение тока Пример расчета переходных
24. Определим входное сопротивление схемы относительно зажимов, к которым подключен емкостный элемент. Исключая источник напряжения, найдем, что
25. Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка. График изменения тока
26. Переходные процессы в RL-цепях первого порядка В цепи, показанной на рисунке, в момент t = 0
27. Представим резистивный двухполюсник эквивалентной схемой Нортона Переходные процессы в RL-цепях первого порядка Параметры эквивалентного резистивного двухполюсника
28. Переходные процессы в RL-цепях первого порядка Уравнение по первому закону Кирхгофа: Учитывая, что , запишем уравнение
29. Решение уравнения (2) можно представить в следующем виде: Переходные процессы в RL-цепях первого порядка (2) называют
30. Порядок расчета переходных процессов в RL-цепях первого порядка. Переходный процесс вызван замыканием или размыканием идеального ключа
31. Переходные процессы в RL-цепях первого порядка 3. Замыкаем накоротко зажимы, к которым подключен индуктивный элемент. Определяем
32. Электротехника и электроника Рекомендуемая литература 1. Алтунин Б.Ю., Панкова Н.Г. Теоретические основы электротехники: Комплекс учебно -
34. Скачать презентацию

Слайд 2

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Тема 4

Слайд 3

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Индуктивный элемент
В индуктивном элементе происходит запасание

энергии, связанное с прохождением тока, потери и запасание электрической энергии отсутствуют.
Условное графическое обозначение индуктивного элемента

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Индуктивный элемент В индуктивном элементе

Слайд 4

Электротехника и электроника

Индуктивные элементы

Слайд 5

Индуктивный элемент

Условное графическое обозначение индуктивного элемента

Слайд 6

Емкостный элемент

Емкостный элемент
В идеальном емкостном элементе происходит запасание электрической энергии, связанное

с прохождением тока, потери и запасание магнитной энергии отсутствуют.

Емкостный элемент Емкостный элемент В идеальном емкостном элементе происходит запасание

Слайд 7

Электротехника и электроника

Конденсаторы

Слайд 8

Законы коммутации и начальные условия
Законы коммутации
В начальный момент после коммутации токи

индуктивных и напряжения емкостных элементов остаются такими же, какими они были перед коммутацией, а затем плавно изменяются.

Слайд 9

Значения тока индуктивного и напряжения емкостного элементов в момент коммутации называют

независимыми начальными условиями.
Именно эти токи и напряжения, а также независимые источники, определяют режим цепи в первый момент после коммутации.

Переходные процессы в электрических цепях

Значения тока индуктивного и напряжения емкостного элементов в момент коммутации

Слайд 10

Если в момент коммутации токи всех индуктивных и напряжения всех емкостных

элементов равны нулю, то соответствующие начальные условия называют нулевыми

Переходные процессы в электрических цепях

Если в момент коммутации токи всех индуктивных и напряжения всех

Слайд 11

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка

Слайд 12

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка

Определим сначала закон изменения напряжения .
Зная

, мы можем представить емкостный элемент источником напряжения и рассчитать токи и напряжения в резистивной цепи.
Чтобы упростить расчет, заменим резистивную подсхему эквивалентным двухполюсником

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка Определим сначала закон изменения

Слайд 13

Выполняя подстановку и решая
полученное уравнение относительно , получим

Переходные процессы в

RC-цепях первого порядка

- постоянная времени.

(1)

(2)

В соответствии со вторым законом Кирхгофа:

Выполняя подстановку и решая полученное уравнение относительно , получим Переходные

Слайд 14

Первое слагаемое в (3) - свободная составляющая
Второе слагаемое в (3) -

принужденная (установившаяся) составляющая

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка

(3)

Первое слагаемое в (3) - свободная составляющая Второе слагаемое в

Слайд 15

Случай 1.
Решение уравнения (2) имеет вид:

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка

Слайд 16

Случай 2.

Переходные процессы в RC-цепях первого порядка

Решение:

Поскольку

Запишем уравнение

(2) в виде:

Слайд 17

Порядок расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка

Считаем, что переходный процесс

вызван замыканием или размыканием идеального ключа в момент t = 0 и нужно определить ток k-й ветви.
1. Анализируем цепь в момент, предшествующий коммутации (при t = 0-), и определяем напряжение емкостного элемента UC (0).
2. Заменяем емкостный элемент источником напряжения E = UC (0) (рис. а). Анализируя полученную резистивную схему замещения, находим начальные
значения искомых токов и напряжений

Порядок расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка Считаем, что

Слайд 18

3. Рассчитываем установившиеся значения искомых токов и напряжений, анализируя цепь в

момент времени .

Порядок расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка

3. Рассчитываем установившиеся значения искомых токов и напряжений, анализируя цепь

Слайд 19

4. Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к которым

подключен емкостный элемент. Рассчитываем постоянную времени цепи по формуле
5. Решение записываем в виде
Важно! Все переходные токи и напряжения имеют одинаковую постоянную времени.

Порядок расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

4. Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к

Слайд 20

Пример. Ключ в цепи на рис. 1 замыкается. Рассчитать ток после

коммутации, если R1 = R2 = R3 = 100 Ом, C = 1 мкФ, E = 60 В.

Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

Пример. Ключ в цепи на рис. 1 замыкается. Рассчитать ток

Слайд 21

Решение.
1. Определим независимые начальные условия. Для этого рассчитаем режим в

цепи при t = 0-. Эквивалентная схема для момента t = 0-.

А,

В.

Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

Решение. 1. Определим независимые начальные условия. Для этого рассчитаем режим

Слайд 22

Начальное значение тока i1 при t = 0+.

Пример расчета переходных

процессов в RC-цепях первого порядка.

А.

Начальное значение тока i1 при t = 0+. Пример расчета

Слайд 23

Определим установившееся значение искомого тока.
Схема замещения,
соответствующая
Установившемуся
режиму

Установившееся значение тока

Пример

расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

Определим установившееся значение искомого тока. Схема замещения, соответствующая Установившемуся режиму

Слайд 24

Определим входное сопротивление схемы относительно зажимов, к которым подключен емкостный элемент.

Исключая источник напряжения, найдем, что

Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

Постоянная времени цепи

Закон изменения тока

Определим входное сопротивление схемы относительно зажимов, к которым подключен емкостный

Слайд 25

Пример расчета переходных процессов в RC-цепях первого порядка.

График изменения тока

Слайд 26

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка

В цепи, показанной на рисунке,

в момент t = 0
происходит коммутация

Необходимо определить закон изменения тока

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка В цепи, показанной на

Слайд 27

Представим резистивный двухполюсник эквивалентной схемой Нортона

Переходные процессы в RL-цепях

первого порядка

Параметры эквивалентного резистивного двухполюсника

Слайд 28

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка

Уравнение по первому закону Кирхгофа:

Учитывая,

что , запишем уравнение состояния:

(1)

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка Уравнение по первому закону

Слайд 29

Решение уравнения (2) можно представить в следующем виде:

Переходные процессы в

RL-цепях первого порядка

(2)

называют постоянной времени.

Решение уравнения (2) можно представить в следующем виде: Переходные процессы

Слайд 30

Порядок расчета переходных процессов в RL-цепях первого порядка.
Переходный процесс вызван

замыканием или размыканием идеального ключа в момент t = 0.
1. Анализируем цепь в момент, предшествующий коммутации (при t = 0-), и определяем ток индуктивного элемента iL(0).
2. Заменяем индуктивный элемент источником тока iL(0). Анализируя полученную схему замещения, определим начальные значения искомых напряжений или токов .

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка

Порядок расчета переходных процессов в RL-цепях первого порядка. Переходный процесс

Слайд 31

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка

3. Замыкаем накоротко зажимы, к

которым подключен индуктивный элемент. Определяем установившиеся значения интересующих нас токов и напряжений .
4. Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к которым подключен индуктивный элемент. Рассчитываем постоянную времени цепи по формуле или .
5. Записываем решение в виде

Переходные процессы в RL-цепях первого порядка 3. Замыкаем накоротко зажимы,

Слайд 32

Электротехника и электроника

Рекомендуемая литература

1. Алтунин Б.Ю., Панкова Н.Г. Теоретические основы

электротехники:
Комплекс учебно - методических материалов: Часть 1 / Б.Ю. Алтунин,
Н.Г. Панкова; НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-130 с.
2. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.1/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-98 с.
3. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.2/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2008.-98 с
4. Касаткин, А.С. Электротехника /А.С. Касаткин, М.В. Немцов.-М.: Энергоатомиздат, 2000.
5. Справочное пособие по основам электротехники и электроники /под. ред. А.В. Нетушила.-М.: Энергоатомиздат, 1995.
6. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники.-3-е изд., перераб. И доп.-М.: Радио и связь, 1990.-512 с.: ил.
7. Новожилов, О. П. Электротехника и электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.