Переходные процессы в цепях с сосредоточенными параметрами

 

Все процессы в электрических цепях можно рассматривать в двух режимах - установившемся и переходном. Установившимся режимом называют такое состояние электрической цепи, когда параметры ее элементов, токов и напряжений остаются неизменными. Переходным режимом или переходным процессом в электрической цепи называют режим, при котором параметры элементов или параметры токов и напряжений изменяются в функции времени.

Изменение параметров электрической цепи может происходить только за конечный промежуток времени, т.к. оно связано с изменением количества энергии, запасенной в электрических и магнитных полях. Однако при анализе переходных процессов обычно пренебрегают существованием электрических или магнитных полей на том или ином участке цепи, считая что ток или напряжение мгновенно изменяются на некоторую конечную величину. Процесс скачкообразного (мгновенного) изменения какого-либо параметра электрической цепи называется коммутацией. При анализе переходных процессов отсчет времени принято производить от этого момента. Несмотря на различные концепции и подходы к формообразованию, наблюдается в них и нечто общее.

Обычно процесс коммутации на электрической схеме изображается идеальным ключевым элементом. Идеальный ключ S

• в замкнутом состоянии обладает нулевым сопротивлением и эквивалентен идеальному проводнику;
• в разомкнутом состоянии обладает бесконечно большим сопротивлением и эквивалентен разрыву цепи;
• переходит из одного состояния в другое за бесконечно малый промежуток времени(мгновенно).

Коммутация любой степени сложности может быть осуществлена тремя типами ключей - замыкающими, размыкающими и переключающими (рис. 1 а), б), и в)). Условное обозначение ключей является интуитивно понятной стилизацией механического переключателя. Иногда рядом с ключами стрелкой показывают движение подвижной части при коммутации.

На рис. 1 г) и д) показаны примеры реализации с помощью ключей мгновенного изменения сопротивления. В первом случае значение сопротивления при коммутации изменяется от r₁+r₂ до r₂, а во втором - от r₁r₂/( r₁+r₂) до r₁. Аналогично с помощью ключей можно скачкообразно изменять ток и напряжение источников. На рис. 1 е) ток I скачком изменяется от J₁+J₂ до J₁, а на рис. 1 з) напряжение U при коммутации изменяется от E₁ до E₂ .

Переходные процессы в R-L и R-C цепях

Переходные процессы в R-L-C цепи

Качественный анализ переходных процессов

Операторный метод расчета переходных процессов