Характеристики переходного процесса

Решение дифференциального уравнения, описывающее переходный процесс в цепи первого порядка, содержащей только одну ёмкость или только одну индуктивность показывает, что изменение значений переходных токов и напряжений во времени происходит по экспоненте, стремящейся к конкретному значению. Решение дифференциального уравнения имеет вид (смотри курс математики: решение дифференциальных уравнений первого порядка)

Где iУ частное решение, или новое установившееся значение тока (то есть, чем закончится переходный процесс)

iсв общее решение, или свободный ток переходного процесса, показывает как будет проходить процесс;

А – постоянная интегрирования.

 

Рисунок 50 Переходный процесс в цепи RL

Как видно из приведённых графиков переходный ток i в индуктивности до коммутации был равен нулю (ключ разомкнут), затем плавно нарастает (рисунок 50б), что согласуется с законом коммутации – скачка нет. Напряжение на индуктивности законом коммутации не ограничивается и делает скачёк (рисунок 50в).

Показатель степени экспоненты (- t/τ) показывает скорость её изменения, τ=L/R называется постоянная времени переходного процесса (очень важный параметр). Считается, что время протекания переходного процесса составляет (3-5)τ, а значение переходной величины при t=τ составляет (всегда) 63% от нового принуждённого значения.

То же касается зарядки и разрядки ёмкости.

Рисунок 51 Переходный процесс в цепи RC

Как видно из приведённых графиков переходное напряжение на ёмкости uс до коммутации было равно нулю (ёмкость до коммутации не была заряжена), затем плавно нарастает (рисунок 51б), что согласуется с законом коммутации – скачка нет. Ток через ёмкость законом коммутации не ограничивается и делает скачёк до (рисунок 51б). Постоянная времени цепи τ=RC. Из графика изменения тока можно сделать вывод (основываясь на законе Ома), что сопротивление ёмкости за время переходного процесса меняется от нуля при t=0 до бесконечности при t=5τ, при условии, что ёмкость до коммутации заряда не имела.

Аналогично для сопротивления индуктивности. При t=0 оно равно бесконечности, а при t=5τ равно нулю. Индуктивность постоянному току сопротивления не оказывает.

Закон Ома для нестационарного режима

UL(t)=L напряжение на индуктивности пропорционально скорости изменения тока в индуктивности

IC(t)=C ток через ёмкость пропорционален скорости изменения напряжения на ёмкости

UR(t)=I(t)R напряжение на резисторе повторяет форму изменения тока, то есть на резисторе переходного процесса нет.



php"; ?>