Методика составления уравнений состояния
Эта методика включает в себя следующие основные этапы:
1. Составляется ориентированный граф схемы (см. рис. 4,б), на котором выделяется дерево, охватывающее все конденсаторы и источники напряжения (ЭДС). Резисторы включаются в дерево по необходимости: для охвата деревом всех узлов. В ветви связи включаются катушки индуктивности, источники тока и оставшиеся резисторы.
2. Осуществляется нумерация ветвей графа (и элементов в схеме), проводимая в следующей последовательности: первыми нумеруются участки графа (схемы) с конденсаторами, затем резисторами, включенными в дерево, следующими нумеруются ветви связи с резисторами и, наконец, ветви с индуктивными элементами (см. рис. 4,б).
3. Составляется таблица, описывающая соединение элементов в цепи. В первой строке таблицы (см. табл. 1) перечисляются емкостные и резистивные элементы дерева, а также источники напряжения (ЭДС). В первом столбце перечисляются резистивные и индуктивные элементы ветвей связи, а также источники тока.
Таблица 1. Таблица соединений
u | |||
-1 | |||
J |
Процедура заполнения таблицы заключается в поочередном мысленном замыкании ветвей дерева с помощью ветвей связи до получения контура с последующим обходом последнего согласно ориентации соответствующей ветви связи. Со знаком «+» записываются ветви графа, ориентация которых совпадает с направлением обхода контура, и со знаком «-» ветви, имеющие противоположную ориентацию.
Осуществляется расписывание таблицы по столбцам и по строкам. В первом случае получаются уравнения по первому закону Кирхгофа, во втором – по второму.
В рассматриваемом случае (равенство тривиально)
,
откуда в соответствии с нумерацией токов в исходной цепи
.
При расписывании таблицы соединений по строкам напряжения на пассивных элементах необходимо брать со знаками, противоположными табличным:
(7) |
Эти уравнения совпадают соответственно с соотношениями (6) и (5).
Из (7) непосредственно вытекает
.
Таким образом, формализованным способом получены уравнения, аналогичные составленным выше с использованием законов Кирхгофа.
Литература
- Бессонов Л.А.Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.
- Матханов П.Н.Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи.: Учеб. для электротехн. радиотехн. спец. вузов. 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1990. –400с.
Контрольные вопросы и задачи
- Какой принцип лежит в основе метода расчета переходных процессов с использованием интеграла Дюамеля, и для каких цепей может быть использован данный метод?
- В каких случаях целесообразно использовать метод расчета с использованием интеграла Дюамеля?
- В цепи на рис. 3 при напряжение на входе цепи мгновенно спадает до нуля. Определить ток в цепи.
Ответ: при ; при .
- Какие требования и почему выдвигаются к уравнениям состояния?
- Что включает в себя система уравнений при расчете переходного процесса в цепи методом переменных состояния?
- Перечислите основные этапы методики составления уравнений состояния.
- Записать матрицы А и Вдля цепи на рис. 5, если , , , , , .
Ответ: | А | ; |
В |
Лекция N 32
Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках. Основные понятия и законы магнитных цепей
При решении электротехнических задач все вещества в магнитном отношении делятся на две группы:
- ферромагнитные(относительная магнитная проницаемость );
- неферромагнитные(относительная магнитная проницаемость ).
Для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации отдельные части электротехнических устройств выполняются из ферромагнитных материалов. Эти части называют магнитопроводами или сердечниками.Магнитный поток создается токами, протекающими по обмоткам электротехнических устройств, реже – постоянными магнитами. Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции, называют магнитной цепью.
Магнитное поле характеризуется тремя векторными величинами, которые приведены в табл. 1.
Таблица 1. Векторные величины, характеризующие магнитное поле
Наименование | Обозначение | Единицы измерения | Определение |
Вектор магнитной индукции | Тл (тесла) | Векторная величина, характеризующая силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера | |
Вектор намагниченности | А/м | Магнитный момент единицы объема вещества | |
Вектор напряженности магнитного поля | А/м | , где Гн/м- магнитная постоянная |
Основные скалярные величины, используемые при расчете магнитных цепей, приведены в табл. 2.
Таблица 2. Основные скалярные величины, характеризующие магнитную цепь
Наименование | Обозначение | Единица измерения | Определение |
Магнитный поток | Вб (вебер) | Поток вектора магнитной индукции через поперечное сечение магнитопровода | |
Магнитодвижущая (намагничивающая) сила МДС (НС) | A | где -ток в обмотке, -число витков обмотки | |
Магнитное напряжение | А | Линейный интеграл от напряженности магнитного поля , где и -граничные точки участка магнитной цепи, для которого определяется |
Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 563;