Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Второй закон Кирхгофа в опер форме
Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма изображений ЭДС, действующих в контуре, равна алгебраической сумме изображений напряжений на пассивных элементах этого контура .
При записи уравнений по второму закону Кирхгофа следует помнить о необходимости учета ненулевых начальных условий (если они имеют место). С их учетом последнее соотношение может быть переписано в развернутом виде . В качестве примера запишем выражение для изображений токов в цепи на рис. 3 для двух случаев: 1 - ; 2 - . В первом случае в соответствии с законом Ома . Тогда и .
Во втором случае, т.е. при , для цепи на рис. 3 следует составить операторную схему замещения, которая приведена на рис. 4. Изображения токов в ней могут быть определены любым методом расчета линейных цепей, например, методом контурных токов:
откуда ; и . Последовательность расчета операторным методом Сущность операторного метода заключается в том, что функции вещественной переменной t, которую называют оригиналом, ставится в соответствие функция комплексной переменной , которую называют изображением. В результате этого производные и интегралы от оригиналов заменяются алгебраическими функциями от соответствующих изображений (дифференцирование заменяется умножением на оператор р, а интегрирование – делением на него), что в свою очередь определяет переход от системы интегро-дифференциальных уравнений к системе алгебраических уравнений относительно изображений искомых переменных. При решении этих уравнений находятся изображения и далее путем обратного перехода – оригиналы. Важнейшим моментом при этом в практическом плане является необходимость определения только независимых начальных условий, что существенно облегчает расчет переходных процессов в цепях высокого порядка по сравнению с классическим методом. Изображение заданной функции определяется в соответствии с прямым преобразованием Лапласа: . (1) В сокращенной записи соответствие между изображением и оригиналом обозначается, как: или . Следует отметить, что если оригинал увеличивается с ростом t, то для сходимости интеграла (1) необходимо более быстрое убывание модуля . Функции, с которыми встречаются на практике при расчете переходных процессов, этому условию удовлетворяют. В качестве примера в табл. 1 приведены изображения некоторых характерных функций, часто встречающихся при анализе нестационарных режимов.
Таблица 1. Изображения типовых функций
Последовательность расчета переходных процессов Операторным методом 1. Определение независимых начальных условий путем расчета докоммутационного режима работы цепи. 2. Составление операторной схемы замещения цепи (для простых цепей с нулевыми начальными условиями этот этап может быть опущен). 3. Запись уравнений по законам Кирхгофа или другим методам расчета линейных цепей в операторной форме с учетом начальных условий. 4. Решение полученных уравнений относительно изображений искомых величин. 5. Определение оригиналов (с помощью формулы разложения или таблиц соответствия оригиналов и изображений) по найденным изображениям.
Теорема разложения. Формула разложения Пусть изображение искомой переменной определяется отношением двух полиномов , где . Это выражение может быть представлено в виде суммы простых дробей
, (3) где - к-й корень уравнения . Для определения коэффициентов умножим левую и правую части соотношения (3) на ( ): . При . Рассматривая полученную неопределенность типа по правилу Лапиталя, запишем
. Таким образом,
. Поскольку отношение есть постоянный коэффициент, то учитывая, что , окончательно получаем . (4)
Соотношение (4) представляет собой формулу разложения. Если один из корней уравнения равен нулю, т.е. , то уравнение (4) сводится к виду
.
В заключение раздела отметим, что для нахождения начального и конечного значений оригинала можно использовать предельные соотношения которые также могут служить для оценки правильности полученного изображения.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 382; Нарушение авторского права страницы