Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Задачник по теоретическим основам электротехники. Теория цепей. Учебное пособие для вузов

.pdf
Скачиваний:
1189
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
12.87 Mб
Скачать

откуда,

 

 

 

 

a,l= ~

lп W = 1,6 Нп;

l'

. -

 

_Pl=2(~+2kn)=(k-O,2) n

рад,

где k = О;

1; 2 ... - целое

число полувалн,

укла~ывающихся вдоль

линии .

. В воздушной линJlи с потерями фаЗ0вая скорость v меньше скорости

света в вакууме, т. е. длина волны л. меньше длины волны в вакууме

А

о

=

с/! =

3 км

соответствующей

ча<troте

f =

100

кГц.

"

 

 

Если

приня;ь А = Ао, -то

l/(A/2) = 13,3 и получаем

kt = 13; -при

А < ло число k може'f быть и более

13.(~ =

14; =-15 и т. д.). Coot:-

ветственно

Pl1=

12,Вn рад;

Р2! =

13,ffn рад; Ра l =

14,8n рад и т. д.

 

 

 

Каждому значенJlЮ Pl соответствует определенное значение фазо­

вой

скорости v и длflНЫ

волны А:

 

 

 

 

 

 

 

 

и =

Ю/Рl =

3,1З·100

км/с; и2 = 2,90·105 км/с; vз = 2,71·105 КМ/С

и т. Д1.;

А1

= иl/! = :3,13

км; А2 =

2,90'км;

Аа =

2,71

км

и т. д.

 

 

 

Первое решение, конечно, следует отбросить. Сделать :Выбор среди

остальных решений, основываясь :галько на данных 'измеР~JlИЯ сопро­

тивлений холостого' хода и короткого замыкания, нельзя.

Первичные параметры рассчитываЮТСII по определяющим формула~

ZB=ZB L в,=YZo/Yo; а,+iP= VZoYo,

где Zo = '0 + j(i)Lo; Уо = go + j(i)Co·

Численные значения параметров приведены в ответе.

8-22.• НапряженJfе МЩlИмально в тех точках линии, где напряжеlfИе

прямой UП} и ·встр.ечflОЙ {!встр волн в ПРотивоФа.зе, а максимальнО 'при

одинаковои фазе Uпр и UBr:TP'

Ко~ициент отражения в конце линии

N=('h-Zв)/('и+Zв)= -1/3,

т. е. 'йВС!Р =

NUпр :е конце линии_нах,.одится в противофазе с l!"п.R'

Значит,

и

=

Имин .:::;::; Ипр -

Ивстр - 2Uпр/3, и так как и2

= 120 В,

то Uп'J =

 

2180

В

и ивстр =

60 В. Следующие минимумы напряжения

будут 'на расстояния~ n'Л/2

от конца линии, где n - целое число.

Максимумы

напряжения

сдвинуты

относительно минимумов на

А/4 и ИМаКС =

И

пр -r Ивстр

::;:::

240 В.

 

 

8-26.

 

Входное сопротивление оБОI!Х участков линии длиной'А/4

бесконечно велико. (10ЭТОМУ напряжение

в точке присоединения гене­

ратора (пучность наJ1ряжения)

paBНlYeг-o Э. д. с.: UП = Е =

12 В,а на

обоих корот~озамкнУТЫХ концах линии равно нулю. При стоячих

волнах ток в пучнос1И Jп = Ип/t в= 30 мА. Пучности тока находятся

на обоих концах линJlи, а в ,точке присоединения генератора находится

узел тока.

-

8-32. ЧетвертьвоЛНОВЫЙ

трансформатор преобразует только ак.­

тивное сопротивление. Поэтому длину шлейфа у надо выбрать такой,

чтобы

 

суммарное

сопротивление ZH и

шлейфа

было чисто активным

т. е.

 

в

уравнении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l/ZH +l/jZB tg Py=gajb;j

 

 

 

 

 

 

 

Оа =

)

 

 

 

 

 

'необходимо иметь

О'.•

 

 

мСм и Ьз = О

если

При заданном ZJJ

получаем: I/ZH =

(0,95 -

jO,535)

 

-

jO,535·1o-а -

j/600tg Ру = О, откуда ~y

= 107,50 и у =

5,96

M~

Сопротивл'ение нагрУ3КИ

трансформатора 'а =

l/ga =

1 050

Ом,

а

ZTP = VZ.'a = 195 ОМ.

-

 

 

 

 

 

8-37. Для линии

без потерь волновое СОПРQтивление

ZB = ZB =

= JfГo7co, фазовая

скорость V = 1/ У LoCo = с = 3·10-5

км/с (ДЛЯ

воздушной линии). ИЗ этих двух формул при заданной индуктивности

на единицу длицы линии Lo находим ZB = 504 Ом. I(оэффициент фазы

~ =

Ю/V = 2п/л,

где л - длина

волны.

 

 

 

Входное сопротивление линии

 

 

 

 

 

_

Zи+ jZu tg ~l

 

 

 

 

ZBX-ZB

Zu+jZи tg

~l'

 

где

1 = 100 м -

длина

линии.

Аргумент тангенса в

градусах: ~l =

= 3600l!Л = 6000;

tg ~l = 1,74;· ZПХ = 553

L. 12040'

Ом.

 

Ток генератора при

напряжении и1 =

1,2 кВ

 

 

 

 

/1 =U1/ZПХ=:-2, J.6 А.

 

 

8-39. проводимость параллельно соединенных шлейcfа и _корот­

козамкнутого участка ~иной Х

 

 

 

 

 

Уаб

J,15

 

 

 

.jzп tg ~y+jzп tg ~x

jzп

 

Такую' же .входную проводимость или сопротивление имеет экви­

валентный двум паралЛельно соединенным.учасТкам короткозамкнутыn

отрезок линии длиной Хl (рис. 8-39Р),

определяемый из уравнения Zаб =

= jzи tg ~Xl' откуда Хl = 2,28 м.

Значит линия с шлейфом длиной

1= 8 'м 'MO~eт быть заменена экви-

валентной

без

шлейфа

длиной [1 =

= (1 - х)

+'Х].

= 7,56

м.

Входное

сопротивление

этой

линии

ZПХ =

= jzпtg ~11 = -

j580 O~.

,

u

 

а.

I й,

о jг I .

t

v

~--l-:& ---'"'ж,

Ток в конце эквивалентнои. ли-

 

р

ис. 8-39Р.

 

 

нии. определяется из' уравн~ния и1

=

.

 

 

 

= j12sin ~11' о.ткуда

~ри и1 = и1

=

 

.

.

 

= 189

 

= 200

В имеем: 12 = -

/0048 А. Напряжение

UaQ=

j12zпsiп ~Xl

В.

Такое

же

напряжение Uаб будет и у заданной

линии

 

при

=

о

(рис.

8-34).

Ток в перемычке шлейфа,/m и 'ток короткого

замыкания

нагрузки lи находим из уравнений:

 

 

(;аб=jZп/ш sin ~y,

(;аб=jzпiи sin Рх,

откуда

1~ = -

jO,328 А;

iи = -

jO,418

А.

 

8-42. Входноесопротивление линии в общем случае комплексное

и определяется п/? формуле

 

 

 

 

 

 

'Z

 

=Z Zи+jZп 'tg ~l

(а)

 

 

 

ПХ

JSzп+jZнtgРl'

 

 

 

v = с/ Jf8"" - фа­

где ~ =

ю/v коэффици~нт фазы; l" -

длина линии;

зовая скорость: с - скорость CBeT~ в вакууме; 8 И .... -

диэлектрическая

и магнитная проницаемОСТИ изоляции кабеля.

 

Если в (а)

выразить

ZH через коэффициент отражения

 

 

 

 

 

Z - Z

"

 

 

N =n L. ,\,=_И

П

 

ZIl+ZB'

то получим:

Входное сопротивление будет активным, если угол 2~! - v равен

целому числу п, т. е. 2~! - v = kn и

 

 

l =

(" +kn)/2~.

 

N =

При YKa~aHHЫX в задаче

величинах параметров

получаем

= 0,226 L 490 30' и v = 0,86

рад;

~ = 2 280 рад/км.

Первая

точка

находится на расстоянии 11 =

v/2~ =

0,19 м, вторая -

на расстоянии

12 = (" + n)/2~ = 0,88 м.

 

 

 

 

8-46. При известных вторичных параметрах линии и частоте тока

схемы замещения рассчитываются тем же методом, что и для всякого

пассивного симметричного четырехполюсника. В частности, для П-об-

разной

схемы (см. рис. 7-6, б)

-

 

Zl =Zп shg;

2Z2=Zп shg/(chg-l) =Zп ctg-(g/2),

где в

случае линии

Zп = ZB;

g == yl = r.x,l + j~l.

Для вычисления

гиперболических функций комплексного аргу­

мента можно ПОЛЬ,зоваться формулами:

1

 

_

1

-

sh у!=2 (eyl-e-yl);

сЬ yl =

2

(eyl +e-Y1)i

sh yl = sh r.x,l cos ~! +j

сЬ r.x,l -sin ~l;

сЬ yl = Cll r.x,l cos ~l+ j

sh et:l

sin ~/;

th (yl/2),= (sh r.x,l +j sin ~1)/(cll r.x,l +cos ~l)

или номограмм'ами этих функций.

 

 

 

.-

При заданных параметрах: а! = 0,16 Нп;

~! = 1,03 рад = 59015';

sh yl =

0,87 L

84"

30';

сЬ yl = 0,55

L 140;

'Zl =

495 L

770 - Ом;

2Z2 =

1 020 4.

- 870 Ом.

 

 

 

 

Напряжение в конце линии

 

 

 

 

 

 

 

UZX =2Z2U1/(Zl +2Zz)=U1/ch yl.

 

 

При

заданных

параметрах Uzx =

42,6 В.

 

 

0,025 «

8-55.

При

заданной

добротности'

сопротивление

,/2 =

~ О)L/2.Поэтому при расчете режима каждое звено можно рассм~три,

вать как низкочастотный фильтр без потерь. После расчета режим~ потери в любой катушке определяются по формуле /2,/2, где / - ток

вкатушке.

8-56. А. Вторичные параметры линии: ZB = 276 19 (D/,) = 552 Ом;

~l =

1·2п/Л =

2400. Так как

цепочка состоит из n = .10

звеньев,

то

коэффициент,фазы звена Ь =

240. По известным ZB и Ь четырехполюс­

ника (а == о) находим элементы Т-образного звена :Zl/2 = jZB tg (Ь/2)

=

= j 117 ,Ом -

индуктивное сопротивление,

индуктивность

каждой

ка­

тушки L/2 =

2,23 мкГ; l/Z2 = j sin b/zB =

j7,38; 10-4 См -

емкостная

проводимость;

емкость

конденсатора, С =

7,38·10-4/0);= .14,1 пФ.

 

 

При согласованной нагрузке напряжение на входе и выходе JIюбqго

звена одинаково и paB~O напряжению на входе цепочки

и1 =

20 В.

При

холостом ходе

 

 

 

\

 

 

 

 

 

Uk=U2 cOS (n-k+ 1) Ь;

 

 

(1)

 

 

 

и1=и2 cos nЬ.

 

 

 

(2)

U -

Здесь k -

номер

звена;

Uk - напряжение на входе 'k-r;o

звена;

напряжение на

выходе

целочки.

 

 

 

 

z

Из (1) и (2) при k = 8 находим: ив= 12,35 В.

 

 

 

Распределение напряжения вдоль цепочки И ЛИнИИ одинаково.

Напряжение на входе восьмого звена соответствует напряжению на

расстоянии 3l/n = 7,2 м от конца· линии.

Б. На ВО,/1не 18 м, т. е. при частоте 16,65 МГЦ, характеристическое

сопротивление цепочки равно характеристическому сопротивлению

низкочастотного' Т-образного фильтра:

Zu = Vцс у1 -

f21f~ = 511

Ом,

где f2 = 1/п YLC = 40,2 МГц -

гр'аничная

частота фильтра.

По, условиям задачи нагрузка сохраняется пре:»$.неЙ, т. е. Zи =

= 552 Ом, и цепочка в отличие от линии работает на несогласованную

нагрузку. Напряжение и2 на выходе цепочки нужно определить из

основного уравнения четырехполюсника

 

.

.'

,

.

 

и1=и2 cos nb

+ jU2

lи. ~in nЬ!

где Ь - коэффициент фазы звена

при новой частОте.

К:оэффициент фазы .низкочастотного фильтра в полосе пропускания

определяется из

уравнения

cos Ь = 1 -

2t2/f~. При f = 16,65 МГЦ

имеем: Ь = 48050'

и и2

= 20,9 В. Напряжение на Bxo~e любого k-ro

звена

Распределения напряжения вдоль линии и вдоль цепочки неоди­

наковы (вдоль линии напряжение U = и1 = 20 В).

8-57. Входное сопротивление короткозамкнутой линии без потерь

длиною l меньше четверти длины волны л индуктивное и может быть найдено по формуле (а), приведенной в решении задачи 8-42 при ZH = О:

lИХ = jZи tg ~' = jO)L,

2D

2D

где Zи=VLo/Co = 120 lп d

=2761g d

-волновое сопротивление линии без .потерь:

Lo= ""0 lп 2D.

С0= zt80/lп 2D

n

d.'

d

-индуктивность и емкость воздуш'ной линии на единип.у длины, D :....-

расстояние между осями nроводов (трубок), d - диаметр провода;

О) = 2nf; ~ = 0)/с - коэффициент фазы: с - скорость света в'вакууме;

L - необходимая индуктивность, величина которой определяется ус­

ловиями резонанса: O)L = I/О)С.

После вычисления значений L, 2;и и ~ находим, что l = 38 см.

8-58. К:ороткоззмкнутый отрезок можно рассматривать' как линию

с малыми потерями и считать ее волновое сопротивление чисто актив­

ным. Входное сопротивление линии с потерями

ZK = Zи th (аl+ j~l),

где АЛЯ линии с малыми потерями

zs= YLo/Co;

и при go = О коэффициент ЗЗТУХЗЮfЯ

IX= ;0 VCo/Lo'.

Индуктивность Lo и емкость СО ра<;считываются по формулам, прu­

веденным в решении задачи 8-57.

МЕТ()ДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РЕШЕНИЯ К ГЛ. 9

9-7. 1) Определени~ корнеЙ характеристического уравнения:а) Си­

стема дIfфференциальных уравнений Кирхгофа для цепи рис. 9-7 после

коммутации имеет вид: I

i 1 ==i2+iз;

(1)

, 'lil +r2i<J+ uc=E;

(2)

'вiЗ- UС-'2i2=0,

(3)

причем i2 = CduC/dt.

!{ля получения дифференциального уравнения относительно иско­

мой, величины i1 сначала ИСКJllючаем ток is, П'одстав~яя iз И3 (1) в (3):

гзil--Гзi2 - ис-

'2i2 = О.

(3')

Затем исключаем ис, складывая (2)

и (3'):

:

(Гl +Г3) i1 ......:.'r3i 2=E.

(4)

Дифференцируя (2) и подставляя в

него i2 из (4),

получаем:

~: [С(ГIГ2+ГIГЗ+Г2ГЗ)]+i1 ('1 +Г3)=Е.

Характеристи~ческое уравнение

РС ('I'2+ Гl'8+ Г2'З)+J1.+ Г8=0 .

имеет один корень:

 

Гl+Г3

_ 750 с-1

Рl= - С ('IГ2+'IГЗ+'2'З)

 

б) ЗначИтельно проще опредe1Iяются корни методом входного

сопротивления. Относительно ветви с конденсаmром

Z (p)~ I/РС+Г2+Гlг8i(Г;'+'З)=Оt

или

Рl= - 1/t' =:= - 750 с-1

Здесь

'Т= г,С== [г2.+ ГIГ'/('1+Г3)] С.

2) ,общее решение имеет вид:

i1 = i1пр+i 1CB = i1пр'+АеРlе

З) Принужденное значение тока

i1пр=Е'!('I+Г8)=1 А.

-4) Определение ПО.С'l'OянноЙ интегрированИЯ.. 3-

При _1 = О из общего решения i1 (О) = i1пр(0) + А. НачаJiЬН()е

значение искомой функции i1(0) определяется из уравненир Кирхгофа,

записанных для t =

О, и закона

коммутации:

 

 

.

i1 (О) = i 2 (О)+i a(О);

 

 

 

'lil (О) -1'- '2i2 (О) +ис (О) =Е;

 

 

\,

'аiз (0)- ис (О) -

'2i2 (О) ~ О,

 

 

где ис (О)=ис (О+)=ис (0-)=

Е

+

'а=;=5 В.

 

 

+

 

 

 

 

 

,

'1

 

 

 

Из у.рав,неQИЙ, исключая

i2 -«(»

и ia (О), находим, что i1

(0} ='1,25

А.

Таким образом, А =

i1(0) -

i1пр(О) =

 

1,25 - 1 = 0,25 А.

 

5) Полученное решение иМ,ее:г вид: il=l,О+0~25е-?liot А.

9-13. 1) Корень характеристического уравнения

 

 

 

Рl =

 

...... 1/'с= -400 c-1

 

2) Общее решение

 

.пр+'

.пр

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

t=t

tсв=t

Plt

 

 

 

 

 

е.

 

3)

Комплексная

 

амплитуда принужденного значения тока

 

I

пр т

=

 

_Ёm

 

17,-3

L. 1420 А

 

 

 

 

, _ j/ooC

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

17,3 siп

(оо! + 1420)

 

 

 

 

 

iпр=

 

А.

 

4)

Уравнение Кирхгофа, ~?писанное

ДЛЯ

t = О:

 

 

 

 

 

,i (О) + ис (О) =е (V),

 

(1)

гд~ по закону коммутации

ис(О) = ис(О +) = ис(О -).

Для определения иС(О - ) -рассчитываем установившийся режим до_

коммутации:

 

 

-

 

 

 

 

 

 

.

 

,

 

 

Ет( - j/roC)

75,6 L.

32030'

 

 

иСm:'"

 

'+'I-j/<йС

В,

Таким образом, напряжение на конденсатрре в момент коммутации

-

с (О) =

ис (0-) = 75,6sin32~30' = 40,6

В,

и из уравнения -(1) начальное значение искомой функции i (О) = 20 А.

Постоянная интегрирования из общего решения при t = Q:

А=} (О)-iпр (OJ~20-17,3 вin 1420=9,4 А.

5)Полученное решение имеет вид:

i= 17,3 siп (314t+ 1420) +9,4е-400е А.

9-27. 1) Определение корней характеристического уравнения.

а) Система дифференциальных уравнений Кирхгофа для цепи

рис. 9-27 после коммутации

имеет вид:

 

 

'

.

i1 =i2+iз;

 

 

(1)

 

'li l +,зiз=Е;

 

 

(2)

. +L di2

о

(3)'

',.1"2

tiI -

'з18=

 

~сключая из Этих уравнений токи i2 и iз, по.луtiаем дифференци.вль-

ное уравнение относительно искомой величины:

'

~: ~(Г1+,з)+i1(Гl'2+'IГЗ+'2'з)=1? ('2+'3)'

Характеристическое уравнение

pL ('I+'З)+Г1'2+'I'З+Г2ГЗ=0

имеет· один корень.,

 

З,/2L = -

J

При paBHqIX сопротивлениях Рl = -

15с-1

б) Более .простой путь

определения

. корней -

метод входного

сопротивления. Относительно

ветви с индуктивностью

 

 

Z

 

 

'1'3

 

 

 

 

 

 

 

)=Р4+'а+ Гl+'3=0

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

1: = LI,е = ---.;.'---:-:-----,--.,..

 

 

 

 

 

 

'2+'1,,1('1 +'3)'

2) Общее решение 'имеет вид:

.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

=

.

+.

 

е

Рl!

 

 

tl

tlПр

tlCB =

tiпр

 

 

 

3)

Принужденное значение тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i1пр

 

Е

 

 

 

- 4 'А.

 

 

'1 +'2'З/(Г2+'3)

4) Определение постоянной интегрирования.

При t = О' из общего решения i1 (О) =

i1пр (О) + А.

Из ур.авнениЙ Кирхгофа, записанных для t = О, 11 закона комму·

тации

опред.еляем начальное

значение

искомой

функции' i1 (O)~

 

 

 

 

i1 (О) = i2 (О) +iз (О);

 

 

 

 

 

 

 

.'li1. (О)+гзiз (О)=Е;

 

 

 

 

i2 (О) = i2 (0+) = i2 (0-) =

Е/('1+,Z) = 3 А.

Подставляя числовые значения и решая cOBMeCTHQ эти уравнеНИJI,

'получаем:

i1 (О) = 4,5

 

А.

Тогда

А = i],

(О) -

i1пр (О) = 4,5 - 4 =-

'=0,5

А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

Решение для тока получаем в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

i1 (t)='4+0,5е-~Бt

А.

 

 

9-32.

При решении целесооБР,азно рассматривать всю цепь, к кото.

рой присоединена обмотка трансформатора (узлы с, d), .как эквивалент.

ный- генератор. ,

9-34. Полный ток достигает своего максимального значения спуСТII

примерно 1/4 периода после первого (от момента включения) переход.

через нуль принужденного тока iп'р им на рис. 9-34М). Максимально ВОI·

можное значение полного тока определяется максимально возможным

значением свободного тока в этот момент времени. Это значение {с.,

конечно, зависит от момента включения или начальной фазы а.

Гр·афини свобоДНОГО Т9ка для различных моментов включения

1, 2 и 3 показаны на рис. 9-34М;

Очевидно, что наибол.ршее .значение

i CB (tM) = iЗСВ"им) получается при

таком значе~ии начальной фазы а,

когда при t ~ О:

.

d (- iсв)/di=diпр/dt. (1)

Если

iпр=/т sin (oot+a-(j),

где

 

tg = ооЦг = оот,

 

то

.

. 1 . (

)

 

 

-Ц,;

 

'СВ=- т вт а-ср е

t

так

как i "(О) = О.

 

 

 

Рис. 9-34М.

Из условия (1) следует,

что -

;

sin

(а-ер)=<0 соэ (а-<р)

или

tg -

ер) = -

tg ер, откуда а = О

или +" n

независимо от значений

ooL и

,.

 

 

 

 

 

 

.

 

9-39. 1) Определение корней характеристического

уравнения

см.

в решении задачи 9-27. Числовое значение корня Pl =

-1 500 -c-1

2)

Общее решение

+.

.

 

 

 

 

 

 

 

. .

Plt

 

 

 

 

'3 = '-Зир

tЭСВ = tзпр

е.

 

 

3)

Комплексная амплитуда принужденного эначеиия тока

 

 

.

Ёт·('2+jxL)

 

 

 

4,11 L 350 35' A~

 

1ЗПРln '1 ('2+ jxL ) +'I'З+'-З (г2"+ jxL )

 

поэтому iзпр =

4,11 sin (оо! + 35035') А.

 

 

 

 

4) Для определения начального значения iз (О) составляем необ­

ходимые уравнения Кирхгофа для мгновенных значений при t = О: i1 (О) = i2 (О) + ёв (О) И , li1 (О)+гзiз"(О) = е (О),

где '110 закону коммутаuии ё;. (О) = i2 (0-).

Для определения ~ (0-) рассчитаем установившийся синусоидаль­

ный режим до коммутаuии:

1~ +4·,+. =5,92 L 21005' А,

'1 '2 JXL

откуда ё2 (0-) = 5J 92 sin 21005' = 2,12 А.

Подставив полученное значение ~ (О) и учитывая,' что е (О) =

120 sin 300 = 60 В, из уравнений Кирхгофа находим: iз. (О) = 1,94 А. Постоянная .интегрирования

А=i8 (О)-iзпр (0)= 1,94-4,11 sin 35035' = - 0,44 А.

5)Решение для i~ получаем в виде

iз (t) =4,11 sin (314!-+35°'-35') - 0,44e-l~OO! А.

9-49. Для контура " L, С находим значения

а=г/2L=4Qc-1 и ~=V I/LC-a2 = 7,07· 10-~Cl,

определяющие затухание и частоту свободных колебаний.

=

для установившегося режима при напряжении

генератора

U =

15 сos rot' находим:

 

 

.

 

 

iпр=-4,7. 10-4.sin ro! и UСпр =15 cos rot=u.

 

 

Из равенства ис (О) = .UСпр (О) + иСса (О)

следует, что иССВ (О) ==

=

-17 кВ, так как по условию зЗ"Аачи в начальный

момент иС (О) ==

= -2 кВ, а принужденное напряжение UСпр (О) = 1"5

кВ.

..

 

, Свободный ток в наЧальный момент i CB (о)

= (О),

так как i" (О)

= а

и

iiIp, (О) = О.

 

 

 

 

 

Из выражения для напряжения на конденсаторе

 

 

 

иС= UСпр-1:: иСса ::::::;: 15 cos ro! -17е-а.! cos ~t,

 

где учтено, 'что a/~ -< 1,

следует, что иСмакс =

32 кВ в момент .времени

' 1

~ п/~ ,= 4,45 МКС, когда cos ~tl = --'::'1, а е-Ш1 ~ 1.

.

 

9-56. А. 1) Корни характеристического уравнения (легко полу-'

чить методом' входного

сопротивления):

 

 

 

 

Ры= -

6 . IОЗ "х. -j2 . IОЗ= -

а "Х. iP.

 

 

2)" Общее решение представим в ~~дe

. i2 = i2пр+ i 2CB = i2пр+е-а! .cos р!+В sin Pt),

где А и В - постоянные интегри·рования.

. Записав решеЮJе и его производную. для t = О, получим два урав-

ненИя

для определения постоянных интегрирования:

.

 

i2 (О)= id:p (О) +А;

. (а.)

 

(di2/dt)o = (di2пр/dt)о-аА +рв.

'(-б)

.3)

Прин,ужденнС?е значение тока

 

i2пр= Е/(Гl+rJ=:=5 А.

4)Начальное значение искомой функции .i2 (О) опрел.еля~м из уравнений Кирхгофа:

[ 1 =l2+iз;

. (1)

'1&1 +L di1/dt-t-Г2i2=Е;

(2)

UC-гi2=О'

(3)

при t = О, в которых по законам .коммутаuии

i1 (0)=i1 -) =Е/(Г12)=5 А; иС (О) = иС'(0 -) =0.

228

Из уравнения (3) находим i2 (О) = О, а из уравнения (1) iз (О) = 5 А.

Начальное значение производно~ искомой функuии di2/dt 10 полу·,

чим, продифференuировав, третье уравнение Кирхгофа и подставив в него

t =:= О:'

+(dUcldt)o-(Г2 di2/dt)o=0,

где duc/dt lо=iз(О)/С, т. е. diJdt lo=iiO)jr2C=5. 1{)4 А/с.,

Постоянные интегрирования 'вычисляем из "ура'внений' (а), и (6):

А== -5 А; 8 = 10 А.

5)Решение за'писываем в B~дe

'\ i2 =5+e-e ооо! (~5 соэ 2 Ooot+ 10 эin 2.000t),

или

i2=5 + 11,~-8 ооо! sin (2 ооое..-260 30'), А.

Вi-oрой вид решения можно получить непосредственно, если общее

решени~ записать в виде ,

.

,' . i2=i2пр+е~аt!" sin (pt+Wt

где N и т}, - прстоянные

интегрирования.

 

, 9-73. 1) Корни:

 

 

 

 

Рl =

-67 c-l; Р2 = -1'70 с-1

·2) Общее решение

 

 

 

 

. .

+i'

.

+A-D l t +8 P2t

!1 = t1пр

iCB = tiпр

t:"

е.

Уравнения для определения постоянных интегрирова,НИЯ:

 

i1 (О) = i1пр (0}+А+8;

 

 

(а)

l/dt}о= (dilпр/dt}О+~lА +Р28.

 

(б)

3) Комплексная

амплитуда пр~н.ужденного значения тока

 

~

[('2+iXt)(-iХс)]

0,411 L 105037'

А.

Iiпрт=-Ет : '1 +

+ :( _

)

=

 

'2

J XL

ХС

 

 

 

Принужденное значение

 

 

 

 

 

i1пр=0,411 sin (9)t+ 1050 37')

А.

 

 

Необходим;ые дJfя решения уравнений (а) и (6), начальные зюiченця i1пр (О) и (di1прldf)о соответственно равны:

i1пр (О) = 0,411 sin 105037' = 0,396 А;

(di1пр/dt)о=,0,411 ,.2п, 10 cos 105037' = - 6,95 А/с.

4)Начальные ,значения искомой функuии и ее производной i1 (О)

И(di1/dt)o Оl!ределяем из уравнений Кирхгофа и законов ,коммутаuии.

Уравнения Кирхгоф~ имеют вид:

(1)

(2)

(3)