STUDIUL REGIMULUITRANZITORIU AL CIRCUITELOR ELECTRICE

Σχετικά έγγραφα
SEMINAR TRANSFORMAREA LAPLACE. 1. Probleme. ω2 s s 2, Re s > 0; (4) sin ωt σ(t) ω. (s λ) 2, Re s > Re λ. (6)

Demodularea (Detectia) semnalelor MA, Detectia de anvelopa

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar

( ) () t = intrarea, uout. Seminar 5: Sisteme Analogice Liniare şi Invariante (SALI)

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Curs 4 Serii de numere reale

CAPITOLUL 4 FUNCŢIONALE LINIARE, BILINIARE ŞI PĂTRATICE

ENUNŢURI ŞI REZOLVĂRI 2012

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Conf. Univ. Dr. Dana Constantinescu. Ecuaţii Diferenţiale. Elemente teoretice şi aplicaţii

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

Capitolul 5 5. TIRISTORUL ŞI TRIACUL

1. În figura alăturată este reprezentat simbolul unei porţi: a. ŞI; b. SAU; c. ŞI-NU; d. SAU-NU.

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

1. Noţiuni introductive

3.3. Ecuaţia propagării căldurii

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

CIRCUITE ELEMENTARE CU AMPLIFICATOARE OPERAȚIONALE

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

9. Circuit de temporizare integrat 555

Probleme rezolvate. U.T. PRESS Cluj-Napoca, 2016 ISBN

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR


Structura generală a unui sistem de acţionare electrică

Rezistoare, condensatoare ]i inductoare; aplica\ii [n circuite electronice

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

CIRCUITE ELEMENTARE DE PRELUCRARE A IMPULSURILOR

Transformata Radon. Reconstructia unei imagini bidimensionale cu ajutorul proiectiilor rezultate de-a lungul unor drepte.

Curs 1 Şiruri de numere reale

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

3. CONVOLUŢIA. Sinteza semnalului de intrare Produsul intre un impuls Dirac intarziat cu k si semnalul x[n] extrage valoarea esantionului x[k]:

STUDIUL POLARIZĂRII LUMINII


REGIMUL DE COMUTAŢIE AL DISPOZITIVELOR SEMICONDUCTOARE

Circuite electrice in regim permanent

Integrala nedefinită (primitive)

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Rezistoare, condensatoare ]i inductoare; aplica\ii [n circuite electronice

OLIMPIADA DISCIPLINE TEHNOLOGICE Faza naţională Bistriţa, aprilie I.1. Scrieţi pe foaia de concurs litera corespunzătoare răspunsului corect:

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

Subiecte Clasa a VII-a

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

V O. = v I v stabilizator

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

M. Stef Probleme 3 11 decembrie Curentul alternativ. Figura pentru problema 1.

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

BAZELE ELECTROTEHNICII I, II TEORIA CIRCUITELOR ELECTRICE LINIARE

Dinamica structurilor şi inginerie seismică. Note de curs. Aurel Stratan

CIRCUITE ELEMENTARE DE PRELUCRARE A IMPULSURILOR

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Ecuatii trigonometrice

riptografie şi Securitate

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

GENERATOARE DE SEMNAL

ELEMENTE DE STABILITATE A SISTEMELOR LINIARE

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

7. PROTECŢIA LINIILOR ELECTRICE

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

CAPITOLUL 4 SISTEME DE BALEIAJ Obţinerea unui curent liniar variabil în bobinele de deflexie L B V L V B I B R B V R. k t. Figura 4.

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Transformata Laplace

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

ELEMENTE DE TEORIA GRAFURILOR ŞI ANALIZA DRUMULUI CRITIC

Curs 2 Şiruri de numere reale

4 AMPLIFICAREA. 4.1 Amplificarea curentului continuu. S.D.Anghel - Bazele electronicii analogice şi digitale

Lucrarea nr.1b - TSA SISTEM. MODEL. CONSTRUCTIA MODELULUI MATEMATIC

CIRCUITUL BASCULANT ASTABIL

TEMA 12 SERII DE TIMP

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Subiecte Clasa a VIII-a

Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

COMPARATOARE DE TENSIUNE CU AO FĂRĂ REACŢIE

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

Stabilizator cu diodă Zener

Transcript:

UNIVERSITATEA "POLITEHNICA" DIN BUCURESTI CATEDRA DE FIZICĂ LABORATORUL ELECTRICITATE SI MAGNETISM BN 119 STUDIUL REGIMULUITRANZITORIU AL CIRCUITELOR ELECTRICE 7

STUDIUL REGIMULUITRANZITORIU AL CIRCUITELOR ELECTRICE 1. Scopul lucrării consă în sudiul funcţionării circuielor elecrice compuse din rezisenţă, inducanţă şi condensaori la conecarea la sursa de ensiune, respeciv la deconecarea aceseia. Regimul ranzioriu apare în inervalul de imp scurs de la conecarea circuiului la sursa de ensiune până când inensiaea curenului din circui ainge valoarea de regim consană şi respeciv, în inervalul de imp în care, la deconecarea circuiului de la sursa de ensiune, inensiaea curenului scade la zero. Vom considera aces regim, pe rând, în circuiele RL-serie, RC-serie şi respeciv RLCserie.. Teoria lucrării.1.regimul ranzioriu în circuiul RL-serie Considerăm un circui (fig. 1) forma din sursa de ensiune având sursa coninuă consană U, un rezisor de rezisenă elecrică R, o bobină ideală de inducană L si comuaorul K. Fig. 1. Schema elecrică folosiă penru sudiul regimului ranzioriu în circuiul RL-serie si sensul de parcurgere ales în vederea eoremei a doua a lui Kirchhoff. a) Circuiul RL cu sursă de ensiune Punând comuaorul K pe poziia 1 la momenul de imp ales =, prin circui va rece un curen de inensiae i() la momenul, sensul curenului fiind deermina de polariaea sursei de ensiune. Creserea curenului în circui, de la valoarea iniială i()=, deerminînd un flux magneic variabil care srăbae spirele bobinei. Conform legii auoinduciei apare o.e.m. auoindusă di e L = L, (1) d aici negaivă, care se opune creserii inensiăii curenului. În regim saionar, pe inducana ideală nu exisă ensiune si i=u/r. Penru sabilirea valorilor mărimilor elecruce în regimul ranzioriu, aplicăm eorema a doua a lui Kirchhoff: Ri = U + e L. () Folosind (1) si () obinem

di L + Ri = U, (3a) d adică o ecuaie diferenială de ordinul înâi neomogenă. Aceasa rebuie rezolvaă cu condiia iniială i()=. (3b) Penru rezolvarea ecuaţia (3a) scriem ecuaţia omogenă, d i d I R L + Ri = sau = d, care după inegrare devine d I L R i = C exp L, (3c) unde C ese consana de inegrare, a cărei valoare rezulă din condiţia iniţială (3b). Penru soluţia pariculară alegem I = U / R. Asfel, soluţia ecuaţiei neomogene (3a) devine R U i = C exp + L. (3d) R Inroducem condiţia iniţială (3b) în soluţia (3d) şi rezulă C = U / R. Asfel, soluia ecuaţiei (3a) ese R U = L i 1 e R (4) În fig. ese reprezenaă grafic dependena dfe imp a inensiăii curenului din circui. Inensiaea curenului inde exponenial la valoarea asimpoică i( )=U/R. Observăm că τ = L / R are dimensiunea unui imp. Aceasa poară numele de consana de imp a circuiului RL şi reprezină inervalul de imp măsura de la conecarea sursei de ensiune elecrică, după scurgerea căreia variaţia inensiăţii curenului până la valoarea sa de regim permanen va fi de e ori mai mică decâ variaia oală, adică: 1 i( ) i( τ ) = ( i( ) i()). (5) e sau τ 1 L L / R Fig.. I I( 1 e ) = I; τ =. (6) e R b) Circuiul RL fără sursă de ensiune La conecarea comuaorului K (Fig.1) pe poziia, după ce regimul pemanen a fos sabili, curenul în circui va fi fora să se anuleze. Scăderea ineniăii curenului deermină apariia unei eniuni de auoinducie în bobină care, opunăndu-se variaiei curenului în circui, va micsora vieza de scădere a acesuia. Penru a obine legea de

variaie a inensiăii in regimul ranzioriu aplică legea lui Kirchhoff şi rezulă ecuaia diferenială: di L + Ri =,. (7a) d cu condiţia iniţială U i ( ) = I +. (7b) R În aces caz, soluia problemei ese R i = I exp. (8) L Fig. 3. Scăderea inensiăii curenului în imp ese exponenială cu consana τ=l/r. În Fig. 3 ese reprezenaă aceasă variaie precum si semnificaia consanei de inp... Regimul ranzioriu în circuiul RC serie a) Încărcarea condensaorului Considerăm circuiul din fig.4 în care la momenul ales ca iniţial, = condensaorul de capaciae C ese comple descărca, iar comuaorul K ese recu pe poziia 1. Aplicând eorema lui Kirchhoff Ri + 1 q = U, (9) C în care q ese sarcina elecrică acumulaă pe Fig. 4. plăcile condensaorului la momenul. Înrucâ dq i =, (1) d obinem ecuaia diferenială neomogenă R dq + 1 q U d C =, (11a)

cu condiţia iniţială q( ) =. (11b) Soluia acesei probleme ese RC q = CU( 1 e ), (1) adică încărcarea condensaorului ese exponenială cu consana de imp τ = RC (13) Tensiunea pe condensaor ese daă de 1 RC uc = q = U (1 e ), (14) C iar inensiae curenului de încărcare a condensaorului ese d q U i = = e RC = Ie RC. (15) d R Reprezenările grafice ale inensiăii curenului în circui si respeciv a ensiunii elecrice de pe condensaor în impul încărcării acesuia sun dae în fig. 5. b) Descărcarea condensaorului Fig.5. Condensaorul fiind încărca se rece comuaorul K (fig. 4) pe poziia. Scriem eorema lui Kirchhoff penru regimul ranzioriu în care are loc descărcarea condensaorului şi obţinem ecuaia diferenţială: dq 1 R + q =, d C. (16a) cu condiţia iniţială: q () = CU. (16b) Uilizând aceeaşi meodă de rezolvare a ecuaţiei diferenţiale obinem soluţia: RC q = CUe. (17) Tensiunea pe armăurile condensaor si inensiaea curenului în circui sun u C RC = 1 q = Ue, (18) C

dq U RC RC i = = e = Ie. (19) d R Semnul minus din relaţia de definiţie a inensiăţii curenului elecric ţine con de fapul că sarcina elecrică de pe armăurile condensaorului scade în imp. Reprezenările grafice ale inensiăii curenului în circui si a ensiunii pe armăurile condensaorului în impul descărcării acesuia sun dae în fig. 6. Fig. 6..3. Regimul ranzioriu în circuiul RLC-serie a) Circuiul cu sursă Considerăm un circui forma dinr-o sursă de curen coninuu, un rezisor R, o inducanţă ideală L şi un condensaor C, ca cel din figura 7. Fig. 7. După recerea comuaorului K (Fig. 7) pe poziia 1, condensaorul se încarcă prin bobină si rezisor. Teorema a doua a lui Kirchhoff aplicaă circuiului conduce la ecuaia Ri + 1 q = U + e L (19) C în care i = dq / d, el = Ldi / d = Ld q / d. () Înlocuind () în (19) rezulă ecuaţia diferenţială d q dq 1 L + R + q = U (1) d d C Împărind prin L si, făcând noaiile

= R, = 1 () L LC ecuaia (1) poae fi scrisă sub forma d q dq U + + ϖ q = = CU. (3a) d d L Mărimea se numese coeficien de amorizare, iar pulsaie proprie a circuiului. Ecuaia diferenială de ordinul doi liniară (3a) rebuie rezolvaă cu condiiile iniţiale de ip Cauchy dq q ( ) =, () =. (3b) d Penru rezolvarea problemei (3), se rezolvă mai înâi ecuaia omogenă d q dq + + q =. (4) d d Ecuaia caracerisică corespunzăoare ese λ + λ + ϖ =. Naura rădăcinii acesei ecuaii ese dependenă de semnul mărimii după cum urmează: a1) Regimul ranzioriu cvasiperiodic Dacă <, aunci rădăcinile ecuaiei caracerisice sun complexe nereale, λ1 = ± i, în care =. (5) Ecuaia (4) admie soluia generală q' = e ( Asin + B cos), (6) în care A si B sun consane. Cum soluia pariculară a ecuaiei (3a) ese q = CU, (7) soluia generală a ecuaiei neomogene (3a) se scrie q = q' + q = e ( Asin + B cos) + CU. (8) Consanele A si B se deermină din condiiile iniiale (3b). Calculul conduce la valorile A = - (/)CU, B = - CU. Înlocuind în (8), obinem sarcina de pe armăurile condensaorului la >: q = CU[ 1 e ( sin + cos)]. (9) Inensiaea curenului în circui ese dq U i = = CUe sin = e sin. (3) d L Variaia în imp a curenului din circui si ensiunii de pe condensaor ese reprezenaă în fig. 8. Curenul prezină oscilaii amorizae caracerizae prin pulsaia < si facorul de amorizare. În regm ranzioriu permanen condensaorul ese încărca cu sarcina q = CU (sub diferena de poenial U).

Fig. 8. Observaie. Folosind relaiile (), condiia < poae fi adiusă la forma R < L / C. λ a. Regimul amoriza periodic Dacă <, aunci rădăcinile ecuaiei caracerisice sun reale negaive, = ±. Ecuaia (1) admie soluia generală 1, q' = e [ Ash( ) + Bch( )], (31) o în care A si B sun consane, care se deermină din condiţiile iniţiale (3b). Asfel, soluia generală a ecuaiei neomogene (3a) cu condiiile iniiale (3b) se obine de forma: q = CU{1 e [ sh( ) + ch( )]}. (3) Inensiaea curenului prin circui ese dq U i = = e sh( ). d L Reprezenările grafice al curenului din circui si a ensiunii pe condensaor sun dae în fig. 9. Observaie. Condiia >, poae fi adusă la forma R < L / C. (33) Fig. 9.

a3. Regimul amoriza criic Dacă =, aunci rădăcinile ecuaiei caracerisice sun reale şi egale, λ1, =. În aces caz ecuaţia (4) admie soluia generală: q' = ( A + B) e, iar soluţia pariculară rămâne q = CU, adică q = A + B e + ( ) CU. (34) Consanele A şi B se deduc din condiţiile iniţiale (3b) aplicae soluţiei (33) după care se obine q = CU[1 (1 + ) e ]. (35) Inensiaea curenului din circui ese dq U i = = CUe = e. (36) d L Reprezenările grafice ale mărimilor i si u C sun asemănăoare cu cele din fig. 9. Observaie. Condiia =, poae fi adusă la forma R = L / C. b) Circuiul fără sursă După un inerval de imp suficien de mare în comparaie cu 1/, de la închiderea circuiului, condensaorul ese încărca cu sarcina CU si prin circui nu mai rece curen elecic. În aceasă siuaţie, recem comuaorul K pe poziia. Ca rezula are loc descarea condensaorului, energia înmagazinaă în dielecricul acesuia cu (1/)CU, fiind disipaă prin efec Joule în decursul regimului ranzioriu. Sarcina de pe armăurile condensaorului la momenul (= ese momenul recerii comuaorului pe poziia ) se obine prin rezolvarea ecuaţiei: d q dq + + q =, q() = CU, (37a) d d cu condiţia la limiă dq si ( ) =. (37b) d q ( ) = CU Inensiaea curenului se calculeaza cu relaţia de definiţie i = dq/d. Rezulaele sun prezenae mai jos. b1. Regimul ranzioriu amoriza cvasiperiodic q = CUe ( sin + cos), (38) U i = e sin. L (39)

b. Regimul amoriza aperiodic )], ( ) ( [ ch sh CUe q + = (4) ). ( sh e L U i = (41) b3. Regimul moriza criic (4) ], ) (1 [1 e CU q + =. e L U i = (43)