КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Метод переменных состоянияА б в Накопителем энергии - емкостью Расчет переходных процессов в цепях с одним Электромагнитные процессы при переходном процессе в таких цепях обусловлены запасом электрической энергии в емкости С и рассеиванием этой энергии в виде тепла на активных сопротивлениях цепи. При составлении дифференциального уравнения следует в качестве неизвестной функции выбрать напряжение uC на емкости. Следует отметить, что при расчете установившихся режимов, т. е. при определении начальных условий и принужденной составляющей, сопротивление емкости в цепях постоянного тока равно бесконечности. Пример 6.2. Включение последовательной цепи R,C на постоянное напряжение. Цепь (рис. 6.3, а), состоящая из последовательно соединенных сопротивления R = 1000 Ом и емкости С = 200 мкФ, в некоторый момент времени подключается к постоянному напряжению U= 60 В. Требуется определить ток и напряжение емкости в переходном процессе и построить графики uC (t), i (t). R i R i, A u, B 0.06 U C U C t = 0.02,c
i 0 t 2t 3t t, с Рис. 6.3 Решение. 1. Определяем начальные условия. Начальное условие uC (-0) = 0, так как цепь до коммутации была отключена (полагаем достаточно длительное время). 2. Изображаем электрическую цепь после коммутации (рис. 6.3, б), указываем направления тока и напряжений и для нее составляем уравнение по второму закону Кирхгофа или . 3. Преобразуем уравнение п.2 в дифференциальное. Для этого, подставив вместо тока i известное уравнение , получим: 4. Решение уравнения (искомое напряжение на емкости) ищем в виде: . 5. Определяем . Так как в цепи постоянного тока в установившемся режиме сопротивление емкости равно бесконечности (при этом ), то все напряжение будет приложено к емкости. Поэтому uCпр=U= 60 В. 6. Составляем однородное дифференциальное уравнение решением которого будет функция 7. Составляем характеристическое уравнение RC l + 1= 0, корень которого равен Постоянная времени 8. Запишем решение . 9. Согласно второму закону коммутации и начальным условиям 10. Определим постоянную интегрирования А путем подстановки t =0 в уравнение п.8 Напряжение на емкости в переходном процессе В. 11. Ток в цепи можно определить по уравнению или по уравнению п. 2 Графики uC (t) и i (t) представлены на рис. 6.3, в. Мгновенные значения токов и напряжения, определяющие энергетическое состояние электрической цепи, называются в данном методе переменными, а сам метод назван методом переменных состояния. Этот метод основан на составлении системы дифференциальных уравнений и, как правило, численном их решении с помощью ЭВМ. В качестве неизвестных здесь следует принимать переменные, которые не имеют разрывов, т.е. за время не должно быть скачкообразного изменения этих величин. Такими переменными, следовательно, должны быть ток i и потокосцепление в индуктивности, напряжение и заряд на емкости. В противном случае при численном решении производных в точках, где имеется разрыв, возникает бесконечно большая величина, что недопустимо. Существуют различные численные методы расчета дифференциальных уравнений. Это методы Эйлера, Рунге-Кутта и другие, которые отличаются друг от друга точностью расчета, объемом и временем вычислений. При этом, чем больше точность вычислений, тем больше требуется времени для решения. Расчет методом переменных состояния рекомендуется вести в следующей последовательности: 1. Определить начальные условия. 2. Составить систему дифференциальных уравнений. 3. Все переменные в уравнениях п.2 выразить через токи или потокосцепления в индуктивностях и напряжения или заряды на емкостях. 4. Все уравнения п.3 свести к нормальной форме Коши.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 504; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |