Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методическое пособие по ТЭЦ.pdf
Скачиваний:
75
Добавлен:
01.04.2014
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

Рис. 2.7

Содержание контрольной работы №2

При выполнении контрольной работы необходимо:

1.Расшифровать задание. Листок с заданием вклеить в контрольную работу.

2.Рассчитать любым известным методом токи во всех ветвях заданной цепи. Ре-

зультаты расчетов представить в виде комплексов действующих значений и в виде мгновенных значений токов.

3.Составить баланс мощностей для заданной цепи.

4.Определить показания ваттметра, включенного в заданную цепь.

5.По результатам расчетов построить векторную диаграмму токов и совмещенную с ней топографическую векторную диаграмму напряжений.

6.Полагая наличие индуктивной связи между любыми двумя индуктивностями, за- писать для заданной цепи уравнения по законам Кирхгофа.

Пример выполнения типового расчета №2

Каждый студент получает задание, вариант которого приведен ниже:

Шифр студента

 

00401-30

 

Источник ЭДС

Источник тока

Номер

Начало –

сопротивления

 

 

 

 

 

 

ветви

конец

R

 

XL

 

XC

модуль

аргумент

модуль

аргумент

1

5–3

25

 

45

 

0

200

60

0

0

2

3–4

0

 

40

 

0

0

0

0

0

3

4–2

55

 

0

 

45

0

0

0

0

4

2–6

0

 

25

 

45

0

0

0

0

5

6–1

60

 

0

 

0

0

0

0

0

6

1–5

50

 

0

 

0

0

0

0

0

7

5–4

50

 

0

 

55

0

0

0

0

8

4–6

0

 

60

 

34

0

0

0

0

Токовая обмотка ваттметра включена в цепь 2. Зажим I* – к узлу 3, U* – к узлу 3, U – к узлу 2. За нулевой потенциал принять потенциал узла 3.

34

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. Расшифровку задания производим следующим образом. Изобразим в произволь- ном порядке шесть точек и пронумеруем их цифрами от 1 до 6. Соединив точки в соответствии с колонкой «начало–конец» задания, получим граф цепи (рис. 2.8).

Рис. 2.8

 

Рис. 2.9

Перерисуем полученный граф таким образом, чтобы исключить пересечения ветвей

(рис. 2.9).

На рис. 2.9 цифрами в кружках обозначены точки цепи, определенные заданием, а цифрами без кружков – номера ветвей цепи в соответствии с колонкой «номер вет- ви» задания. Точки 4, 5, 6 являются узлами цепи.

В каждую ветвь последовательно включаются активные сопротивления, индуктив- ности, емкости и источники ЭДС в соответствии с исходными данными. Каждому элементу цепи присваивается индекс в соответствии с номером ветви, в которой он находится. Направление включения источника ЭДС определяется по колонке «на- чало – конец» задания.

Схема электрической цепи, полученная для рассматриваемого варианта задания, изображена на рис. 2.10.

35

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.10

Запишем параметры элементов цепи для приведенной схемы :

r1 = 25 Ом; XL1 = 45 Ом; XL2 = 40 Ом; r3 = 55 Ом;

XC3 = 45 Ом; XL4 = 25 Ом;

XC4

= 45 Ом; r5 = 60 Ом;

r6 = 50 Ом; r7 = 50 Ом;

XC7 = 55 Ом; XL8 = 60 Ом;

 

.

0 В.

 

XC8

= 34 Ом; E1 = 200e j60

 

2. Расчет цепи с одним источником ЭДС целесообразно проводить методом преоб- разования. Обозначим направления токов в ветвях заданной цепи (см. рис. 2.10). Запишем комплексные сопротивления каждой из ветвей:

Z1 = r1 + jXL1 = 25 + j45 Ом; Z2 = jXL2 = j40 Ом; Z3 = r3 − jXC3 = 55 − j45 Ом;

Z4

= jXL4 = − jXC4 = j25 − j45 Ом; Z5 = r5 = 60 Ом; Z6 = r6 = 50 Ом,

Z7

= r7 − jXC7 = 50 − j55 Ом; Z8 = jXL8 − jXC8 = j60 − j34 Ом.

Преобразуем заданную цепь. Сопротивление Z9 между узлами 4 и 6 цепи опреде- лится как сопротивление двух параллельных ветвей: ветви с сопротивлением Z8 и

ветви, образованной последовательным соединением Z3

и Z4 .

Z9 =

(Z3 + Z4 )Z8

=

(55 − j45 + j25 − j45)(j60− j34)

= 8,179 + j31,799Ом.

Z3 + Z4 + Z8

55 − j45 + j25 − j45 + j60 − j34

 

 

 

Сопротивление Z10 образовано последовательным соединением Z9 , Z5 и Z6 .

Z10 = Z9 + Z5 + Z6 = 8,179 + j31,799 + 60 + 50 =118,179 + j31,799 Ом.

Сопротивление Z11 определяется как параллельное соединение сопротивлений Z10

и Z7 :

 

 

 

 

 

Z =

Z10Z7

=

(118,179+ j31,799)(50 − j55)

= 48,636 − j22,485 Ом.

 

 

11

Z10

+ Z7

 

118,179+ j31,799 + 50 − j55

 

 

Эквивалентное сопротивление Z0 пассивной части цепи относительно ис-

36

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

точника ЭДС находим как последовательное соединение Z1, Z2 и Z11:

Z0 = Z1 + Z2 + Z11 = 25 + j45 + j40 + 48,636 − j22,485 = 73,636 + + j62,515 = 96,594e j40,3360 Ом.

Определим токи во всех ветвях заданной цепи. Так как в цепи имеется только один источник ЭДС, то токи в ветвях направим в сторону уменьшения потенциалов. Комплекс тока в первой и второй ветвях определим как отношение ЭДС к эквива- лентному сопротивлению:

&

&

 

 

&

 

200e

j600

 

 

j19,652

0

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

I1

= I

2

=

 

=

 

 

 

= 2,071e

 

 

А.

Z0

96,594e j40,336

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплекс тока в пятой и шестой ветвях определится выражением

&

&

 

&

 

 

 

Z7

 

j19,652

0

 

50 - j55

 

I5

= I

6

= I1

×

 

 

 

= 2,071e

 

 

×

 

 

=

Z

7

+ Z

 

 

50 - j55 +18,179 + j31,799

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

= 0,907e− j20,2250 А.

Комплекс тока в седьмой ветви определим по первому закону Кирхгофа для узла 5:

&I7 = &I1 - &I5 = 2,071e j19,6520 - 0,907e− j20,2250 =1,493e j42,5710 А.

Находим комплекс тока в третьей и четвертой ветвях:

&

&

 

&

 

 

Z8

 

− j20,225

0

 

j60 - j34

 

I3

= I

4

= I5

×

 

 

 

= 0,907e

 

×

 

=

Z8

+ Z3

 

 

j60 - j34 + 55 - j45 + j25 - j45

 

 

 

 

 

+ Z4

 

 

 

= 0,35ej105,1380 А.

Комплекс тока в восьмой ветви определим по первому закону Кирхгофа для узла 6:

&I8 = &I5 - &I3 = 0,907e− j20,2250 - 0,35e j105,1380 =1,145e− j34,6070 А.

По найденным комплексам действующих значений токов запишем их мгновенные значения:

i

= i

2

=

 

 

2

× 2,071sin(v × t +19,6520 ) А,

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i3

= i4

=

 

 

 

 

×0,035sin(v × t +105,1380 ) А,

2

i5

= i6

=

 

 

 

 

×0,907sin(v × t - 20,2250 ) А,

2

 

i7

=

 

 

×1,493sin(v × t + 42,5710 ) А,

 

2

 

i8

=

 

 

×1,145sin(v × t - 34,6070 ) А.

 

 

2

37

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Определим комплексную мощность, отдаваемую источником ЭДС:

~

&

*

= 200e

j60

0

× 2,071e

− j19,652

0

= 315,724

+ j268,05 В.

S = E1

× I1

 

 

 

 

Таким образом, активная мощность, отдаваемая источником ЭДС, равна

PE = 315,724 Вт,

а реактивная мощность

QE = 268,05 вар.

Активная мощность, рассеиваемая на активных сопротивлениях цепи: Pпотр = I12 × r1 + I32 × r3 + I52 × (r5 + r6 ) + I72 × r7 = 2,0712 × 25 + 0,352 ×55 + +0,9072 ×(60 + 50) +1,4932 ×50 = 315,682 Вт.

Реактивная мощность нагрузки определится выражением

Qпp = I12 ×(XL1 + XL2 ) + I32 × ( - XC + XL4 - XC4) + I72 ×( - XC7 ) +

+I82 × (XL8 - XC8) = 2,0712 × (45 + 40) + 0,352 ×( - 45 + 25 - 45) + +1,4932 ×( - 55) +1,1452 ×(60 - 34) = 268,006 вар.

Таким образом, активные и реактивные мощности и цепи с высокой степенью точ- ности оказываются равными между собой.

4. Для нахождения показания ваттметра, включенного в цепь в соответствии с ва- риантом задания, необходимо определить напряжение на зажимах U ваттметра. При этом первый индекс напряжения U32 соответствует узлу, к которому подклю-

чен зажим U* , а второй индекс – узлу, к которому подключен зажим U .

В рассматриваемом примере

U& 32 = &I1 × jXL2 + &I3 (r3 - jXC3 ) = 2,071e j19,6520 × j40 + 0,35e j105,1380 × (55 - j45) = =102,202e j99,9810 В.

Необходимо также знать величину тока, протекающего через токовую обмотку ваттметра. При этом за положительное направление тока принимается ток, вте-

кающий в зажим I

*

 

&

 

ваттметра. В нашем примере это ток I1.

Тогда показание

ваттметра определится

выражением Pw = U32 × I1 × cosj, где

j = jU32 - jI1 – разность фаз между напряжением на зажимах ваттметра и проте- кающим через прибор током.

Pw =102,202 × 2,071×cos(99,981o -19,652o) = 35,615 Вт.

5. Векторы всех найденных токов, отложенные из начала координат комплексной плоскости, представляют собой векторную диаграмму токов. Для удобства по-

38

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

строения найденные комплексные значения токов целесообразно представить в ал- гебраической форме:

&I1 =1,95 + j0,697 А, &I3 = -0,091 + j0,337 А, &I5 = 0,851 - j0,313 А, &I7 =1,099 + j1,01А, &I8 = 0,942 - j0,65 А.

Анализ приведенных значений показывает, что для тока удобно выбрать масштаб mi = 0,2 A / дел .

Характерной особенностью топографической векторной диаграммы напряжений является то, что на ней комплексные потенциалы отдельных точек цепи отклады- ваются по отношению к одной точке, потенциал которой принимается равным ну- лю. При этом порядок расположения векторов напряжения на диаграмме соответ- ствует порядку расположения элементов цепи на схеме и каждой точке электриче- ской цепи соответствует определенная точка на диаграмме.

На схеме электрической цепи (см. рис. 2.10) заданием определены точки 1 – 6, ос- тальные точки обозначим числами 7–12.

По условию задачи нулевой потенциал имеет точка 3:

.

j3 = 0.

Определим потенциалы остальных точек:

j&4 = j&3 - &I1 × jXL2 = 0 - (1,95 + j0,697) × j40 = 27,877 - j77,988 В,

j&7 = j&4 - &I7 × r7 = 27,877 - j77,988 - (1,099 + j1,01) ×50 = -27,07 - j128,487 В,

j&5 = j&7 - &I7 ×( - jXC7 ) = -27,07 - j128,487 - (1,099 + j1,01) × ( - j55) = = -82,619 - j68,045 В,

j&8 = j&5 - &I1 × r1 = -82,619 - j68,045 - (1,95 + j0,697) × 25 = -131,362 - j85,468 В, j&9 = j&8 - &I1 × jXL1 = -131,362 - j85,468 - (1,95 + j0,697) × j45 = -100 - j173,205 В.

Нами вычислены потенциалы точек одного из контуров заданной цепи. Между точками 3 и 9 этого контура включен источник ЭДС. Вычислим напряжение:

U& 39 = ϕ&3 − ϕ&9 = 0 +100 + j173,205 = 200ej600 В.

Напряжение U& 39 оказалось равным заданному напряжению на зажимах источника

ЭДС. Это подтверждает правильность выполненных расчетов по определению по- тенциалов. Найдем потенциалы остальных точек:

39

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

j&10 = j&4 − &I1 × r3 = 27,877 - j77,988 - ( - 0,091+ j0,337) ×55 = 32,898 - j96,548 B, j&2 = j&10 − &I3 × ( - jXC3 ) = 32,898 - j96,548 - ( - 0,091+ j0,337) ×( - j45) =

=17,713 - j100,656 В,

j&11 = j&2 − &I3 × ( - jXL4 ) =17,713 - j100,656 - ( - 0,091+ j0,337) × j25 = = 26,149 - j98,37 В,

j&6 = j&11 − &I3 ×( - jXC4 ) = 26,149 - j98,373 - ( - 0,091+ j0,337) × ( - j45) = =10,964 - j102,81 В,

j&1 = j&6 − &I5 × r5 =10,964 - j102,481- (0,851- j0,313) × 60 = -40,081- j83,689 В, j&5 = j&1 − &I5 × r6 = -40,081- j83,698 - (0,851- j0313) ×50 = -82,619 - j68,0 В,.

Сравним значение ϕ&5 с полученным выше потенциалом точки 5. Они оказываются равными.

j&12 = j&4 − &I8 ×( - jXC8 ) = 27,877 - j77,988 - (0,942 - j0,65) ×( - j34) = = 49,944 - j45,959 В,

j&6 = j&12 - &I8 ×(jXL8 ) = 49,944 - j45,959 - (0,942 - j0,65) × j60 = =10,964 - j102,481 В.

Потенциал ϕ&6 совпадает с полученным ранее значением.

По вычисленным значениям потенциалов выбираем масштаб по напряжению mu

на комплексной плоскости таким образом, чтобы векторы токов и напряжений бы- ли соизмеримы. Принимаем mu = 20 В/ дел. Диаграмма, построенная по получен-

ным численным значениям токов и напряжений, приведена на рис. 2.11.

6. Полагаем, что существует индуктивная связь между индуктивностями L4 и L8 .

Наличие индуктивной связи обозначим на рис. 2.10 двухсторонней стрелкой, возле которой указывается взаимная индуктивность М. Одноименные зажимы индуктив- но связанных катушек обозначены на этом же рисунке точками. Так как токи отно- сительно одноименных зажимов направлены одинаково, то имеет место согласное включение индуктивностей.

Определим число уравнений, необходимое для описания цепи по законам Кирхго- фа. Неизвестных токов в цепи – пять. Число узлов в цепи – три. Следовательно, по первому закону Кирхгофа необходимо записать два уравнения. Остальные три уравнения запишем по второму закону Кирхгофа. Для мгновенных значений токов и напряжений уравнения будут иметь вид:

i1 = i3 + i7 + i8;

i5 = i3 + i8;

40

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

r1i1 + L1

di1

+ L2

di1

+ r7i7 +

 

1

 

òi7dt = e1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

C7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r5i5 + r6i5 − r7i7 −

1

òi7dt + r3i3 +

1

 

òi3dt + L4

di3

+ M

 

di8

+

1

 

òi3dt = 0,

 

C7

 

C3

dt

 

dt

 

C4

1

 

òi3dt + L4

 

di3

 

di8

1

 

òi3dt − L8

di8

 

di3

 

1

 

òi8dt = 0.

r3i3 +

 

 

+ M

 

 

+

 

 

 

 

− M

 

 

 

−

 

 

C3

dt

 

dt

C4

dt

 

dt

C8

Запишем эти же уравнения в комплексной форме :

&

 

&

 

&

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1

= I3

+ I7

+ I8 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

&

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I5

= I3

 

+ I8

 

 

 

&

&

 

1

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1I1 + jϖL1I1 + jϖL2I1 + r7I7 − j

 

I7 = E1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϖC7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

&

&

 

 

1

&

&

 

 

 

 

1

&

 

 

 

&

 

&

 

1

&

 

 

r5I5

+ r6I6 − r7I7

+ j

ϖC7

I7

+ r3I3

− j

ϖC3

I3

+ jϖL

4I3

+ jϖMI8

−

ϖC4

I3

= 0,

&

 

 

1

&

 

 

&

 

&

 

 

 

1

&

 

 

&

 

&

 

 

1

&

 

r3I3

− j

ϖC3

I3

+ jϖL4I3

+ jϖMI8 − j

ϖC4

I3

− jϖL8I8

− jϖMI3 + j

ϖC8

I8

= 0.

41

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.11

42

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. ТИПОВОЙ РАСЧЕТ №3 Примеры расчёта переходных процессов в электрических цепях

ПРИМЕР 1. Определить ток в индуктивно- сти (рис. 3.1) классическим методом и по-

строить

его график, если R1 = 6 Ом,

R2 = R3 = 8 Ом, L = 2 мГн, E =10 В.

Решение.

Закон изменения тока iL (t) ищем

в виде

 

iL (t) = iLпр(t) + iLсв(t) .

Здесь iLпр – принуждённая составляющая тока, iLсв – свободная составляющая тока.

Данная схема с нулевыми начальными ус- ловиями. Независимое начальное условие

iL (0+) = iL (0−) = 0 ,

где iL (0−) – значение тока непосредственно перед коммутацией; iL (0+) – значение тока сразу после коммутации.

Определим принуждённую (установившуюся) составляющую тока:

iLпр =

 

 

E

 

 

×

R 2

 

=

 

10

 

×

8

= 0,5

А.

 

 

R

2

× R3

R 2

+

R3

 

 

8 ×8

8 + 8

 

R1

+

 

6

+

 

 

 

 

R2

+ R3

 

 

 

 

8

+ 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим характеристическое уравнение. Для этого в цепи после коммутации мыс- ленно разомкнём ветвь с индуктивностью, а источник ЭДС заменим его внутрен- ним сопротивлением, т.е. закоротим его зажимы. Запишем сопротивление цепи в операторной форме относительно точек размыкания и приравняем его к нулю. Со- противление можно определять в операторной форме относительно зажимов ис- точника:

pL + R3 + R1+× R2 = 0 . R1 R 2

Характеристическое уравнение

2 ×10−3 × p +11,43 = 0 ,

откуда

p = -5,72 ×103 .

Свободная составляющая имеет вид

iLсв(t) = Aept .

43

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Определим постоянную интегрирования А из начальных условий iL (0+) = iLпр (0+) + iLсв (0+) .

Подставим соответствующие значения в данное уравнение и найдём A = −0,5. За-

пишем решение в окончательном виде

iL (t) = 0,5(1 − e-5.72×103 t ) , А.

График тока имеет вид (рис. 3.2)

ПРИМЕР 2. Определить uC (t) и i(t) (рис. 3.3) класси- ческим методом, если R1 =1Ом; R 2 = 5Ом; C =1мкФ;

E =10 В.

Решение. Решение для uC (t) имеет вид uC(t) = uCпр(t) + uCсв(t).

Независимое начальное условие uC (0+) : uC (0+) = uC (0-) = E = 10 В.

Принуждённое значение uCпр :

uCпр = 0.

Характеристическое уравнение и его решение:

pC1 + R2 = 0 ,

R2pC +1 = 0 ,

44

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

p = -

1

= -

1

= -0,2 ×106 .

R2C

5×1×10−6

 

 

 

Свободная составляющая uCсв (t) :

uCсв(t) = Aept .

Запишем исходное уравнение для t = 0 + и определим постоянную интегрирова- ния:

uC (0+) = uCпр (0+) + uCсв(0+), 10 = 0 + A ,

A =10.

Решение для напряжения на ёмкости

uC (t) =10e−0,210× 6t , В.

Вычислим ток i(t)

i(t) = C dudtC = -2e−0,210× 6×t , А.

Графики напряжения и тока приведены на рис. 3.4.

ПРИМЕР 3. Определить ток i1 (рис. 3.5)

классическим методом, если R1 = 2 Ом;

R2 = 4 Ом; C =1мкФ, e = 8sin(106 t + 90o) .

 

Решение. Запишем закон изменения тока i1

(t) :

i1(t) = i1пр (t) + i1св (t) .

45

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Независимое начальное условие

uC (0+) = uC (0−) = 0 .

Находим принуждённый ток i1пр(t) символическим мето- дом:

&

 

&

 

 

 

 

 

 

8e

j90o

 

j104,2

o

 

 

 

Em

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1m пр =

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=1,423e

 

 

А,

 

 

1

 

 

 

 

4( - j10)

 

 

 

 

 

R2 ( - j

)

2 +

 

 

 

 

 

 

R1 +

ω ×C

4 - j10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 - j

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω ×C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

(t) =1,423sin(106t +104,2o), А.

 

 

 

 

 

1пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения характеристического уравнения для цепи после коммутации за-

пишем сопротивление в операторном виде относительно зажимов источника ЭДС и приравняем его к нулю:

 

R2 ×

1

 

 

R1 +

pC

= 0 .

 

R2 +

1

 

 

 

 

 

pC

 

 

 

 

 

Характеристическое уравнение

R1R 2Cp + R1 + R2 = 0 ,

8 ×10−6 p + 6 = 0 .

Корень характеристического уравнения:

p = -0,75×106 .

Свободная составляющая i1св (t) :

i1св (t) = Aept .

Находим постоянную интегрирования, используя начальные условия: i1(0+) = i1пр (0+) + i1св (0+) ,

i1(0+) =1,423×sin104,2o + A =1,38 + A.

Левая часть этого уравнения i1(0+) – зависимое начальное условие. Исходя из то- го, что uC (0+) = 0 (значит ёмкость представляет короткозамкнутый участок при

46

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

t = 0 + ),

i (0+) =

e(0+)

=

8 × sin90o

= 4А,

 

 

1

R1

 

2

 

 

 

 

откуда

A = 4 −1,38 = 2,62.

Окончательно получаем

i1(t) =1,423×sin(106t +104,2o ) + 2,62e-0,7510× 6t , А.

График тока показан на рис. 3.6.

ПРИМЕР 4. Определить ток i (рис. 3.7) операторным методом, если R1 = 2 Ом;

R2 = 3Ом; L = 2 мГн; E =10 В.

Решение. Находим независимое начальное условие iL (0+) . Согласно закону коммутации:

47

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

iL (0+) = iL (0-) =

 

E

=

10

 

= 2 А.

R1

+ R2

2 +

3

 

 

 

Составим операторную схему замещения цепи. Операторная схема составляется для послекоммутационной цепи (рис. 3.8).

Определим изображение тока I(p):

 

E

+ Li(0+)

 

 

 

 

 

I(p) =

p

=

E

+

Li(0+)

.

 

R1 + pL

p(R1 + pL)

 

 

 

 

R1 + pL

Вычислим оригинал тока i(t), используя табличные формулы соответствия между оригиналами и изображениями.

 

 

I(p) =

 

 

E

+

 

 

Li(0+)

=

E

×

 

1

 

 

+ i(0+) ×

1

.

 

 

 

p(R1 + pL)

 

R1

+ pL

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(p +

 

)

 

p +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

L

Известно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

е-α ×t ,

 

1

 

 

 

1

(1- е-α ×t ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p + α

p(p + α )

α

 

 

 

 

Используя эти формулы, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

-

R1

×t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i(t) =

E

(1− e-

 

 

×t ) + i(0+)e

 

 

L

= 5(1− e−103t ) + 2e−103t = 5 − 3e−103t , А.

 

L

 

R

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График тока i(t) изображён на рис. 3.9.

48

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com