logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?

Szczeh 21 Sty 2009 21:09 5210 7
REKLAMA
  • #1 6034106
    Szczeh
    Poziom 12  
    Posty: 100
    W obwodzie jak na rysunku panował stan ustalony. W chwili t=0, klucz został zwarty. Wyznaczyć napięcie uc(t).
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Dane:
    R1=2, R2=3, R3=6, R4=4
    C=1/4
    E=12

    Więc zacznę od wyznaczenie warunków początkowych:
    Ponieważ pobudzenie jest prądem stałym więc kondensator traktuje się jako rozwarcie, a zatem prąd nie płynie przez kondensator: ic(0)=0. Teraz trzeba wyznaczyć napięcie początkowe na kondensatorze.
    Najpierw wyznaczyłem sobie napięcie na gałęzi z opornikami:
    $$U_{r3r4} =\frac{R_3+R_4}{R_1+R_3+R_4} E = \frac{10}{12}\cdot12 = 10 $$
    Zatem napięcie na gałęzi R2C jest takie samo. Mam jednak problem z wyznaczeniem napięcia na kondensatorze. Jak to zrobić?
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 6034611
    Quarz
    Poziom 43  
    Posty: 14357
    Pomógł: 1646
    Ocena: 629
    Szczeh napisał:
    W obwodzie jak na rysunku panował stan ustalony. W chwili t=0, klucz został zwarty. Wyznaczyć napięcie uc(t).
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Dane:
    R1=2, R2=3, R3=6, R4=4
    C=1/4
    E=12

    Więc zacznę od wyznaczenie warunków początkowych:
    Ponieważ pobudzenie jest prądem stałym więc kondensator traktuje się jako rozwarcie, a zatem prąd nie płynie przez kondensator: ic(0)=0. Teraz trzeba wyznaczyć napięcie początkowe na kondensatorze.
    Najpierw wyznaczyłem sobie napięcie na gałęzi z opornikami:
    $$U_{r3r4} =\frac{R_3+R_4}{R_1+R_3+R_4} E = \frac{10}{12}\cdot12 = 10 $$
    Zatem napięcie na gałęzi R2C jest takie samo. Mam jednak problem z wyznaczeniem napięcia na kondensatorze. Jak to zrobić?
    Przecież to jest banalna sprawa, którą na dodatek już rozwiązałeś ... :!: :idea: :D ...skoro - jak sam stwierdziłeś - w obwodzie przed komutacją jest stan ustalony to znalezienie wartości napięcia na zaciskach kondensatora to przecież sprawa obliczenia napięcia wyjściowego w dzielniku napięcia; R1, R3 + R4 ... :!: :idea:
    Natomiast po komutacji - zamknięty łącznik - zmienią się parametry obwodu.
    Proponuję skorzystać z twierdzenia Thevenina dla całej części obwodu rezystancyjnego, wraz ze źródłem, pozostawiając kondensator jako element - z niezerowymi warunkami początkowymi, czyli ładunkiem (napięciem) na jego okładzinach - drugiej części schematu thevenina.
  • REKLAMA
  • #3 6034825
    Szczeh
    Poziom 12  
    Posty: 100
    A czy można rozwiązać to metodą symboliczną (prądów oczkowych) tak jak przedstawione poniżej:
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Chyba lepiej czuję się w tej metodzie niż w Theveninie.
    Mając dany prąd na kondensatorze można by obliczyć napięcie z prawa Ohma
  • Pomocny post
    #4 6034872
    Quarz
    Poziom 43  
    Posty: 14357
    Pomógł: 1646
    Ocena: 629
    Szczeh napisał:
    A czy można rozwiązać to metodą symboliczną (prądów oczkowych) tak jak przedstawione poniżej:
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    Chyba lepiej czuję się w tej metodzie niż w Theveninie.
    Mając dany prąd na kondensatorze można by obliczyć napięcie z prawa Ohma
    Można i tak, ale nie Metodą Symboliczną - użyteczną przy wymuszeniu sinusoidalnie zmiennym - tylko Metodą Operatorową, gdzie zmienną - parametrem - jest pulsacja zespolona s.
    Poza tym, to proponuję fotki zamieszczać na elektrodowym serwerze, zobacz -> Dodaj obrazek - pod okienkiem edycyjnym, zamiast na "żabim" ... :!: :idea::D
  • REKLAMA
  • #5 6034981
    Szczeh
    Poziom 12  
    Posty: 100
    Ok dzięki za radę. Czyli tak dla porządku jeśli w oczku z kondensatorem płynie prąd $$I_{m2}$$ a w oczku po lewej prąd $$I_{m1}$$, to równania są następujące:
    $$I_{m2}(\frac{1}{sC} + R_4) -I_{m1}\cdot\frac{1}{sC} = \frac{u_c(0)}{s}$$
    $$I_{m1}(R_1+\frac{R_2\cdot R_3}{R_2+R_3} + \frac{1}{sC}) - I_{m2}\cdot\frac{1}{sC} = \frac{E}{s}$$
    Dobrze:?:
  • #6 6035036
    Quarz
    Poziom 43  
    Posty: 14357
    Pomógł: 1646
    Ocena: 629
    Szczeh napisał:
    Ok dzięki za radę. Czyli tak dla porządku jeśli w oczku z kondensatorem płynie prąd $$I_{m2}$$ a w oczku po lewej prąd $$I_{m1}$$, to równania są następujące:
    $$I_{m2}\cdot(\frac{1}{sC} + R_4) -I_{m1}\cdot\frac{1}{sC} = \frac{u_c(0)}{s}$$
    $$I_{m1}\cdot(R_1+\frac{R_2\cdot R_3}{R_2+R_3} + \frac{1}{sC}) - I_{m2}\cdot\frac{1}{sC} = \frac{E}{s}$$
    Dobrze:?:
    Poprawnie, tylko nie zapominaj - poprawiłem - o formalnym znaku mnożenia, teraz czekam na rozwiązanie w dziedzinie oryginałów ... :idea: :D ... ale najpierw podstaw znane wartości parametrów obwodu - będzie znacznie łatwiej to rozwiązać niż na liczbach ogólnych.
    Lecz rozwiązanie jest tu rozwiązaniem z mianownikiem - równaniem charakterystycznym - pierwszego stopnia ... :idea: ... ze stałą czasową:
    Jak wyznaczyć napięcie uc(t) w obwodzie z kluczem metodą operatorową?
    a to da się napisać równanie czasowe zmiany napięcia na kondensatorze z "czapki"... :D ... korzystając z twierdzeń o wartościach granicznych ... :!: :idea: :D
  • REKLAMA
  • #7 6035162
    Szczeh
    Poziom 12  
    Posty: 100
    Wyszło mi coś takiego:
    $$I_{m2} = \frac{5s^2+5s+6}{2s(s+2)}$$
    Niestety pora późna i nie jestem w stanie powiedzieć czy to jest dobrze. Jutro jeszcze przeliczę i jak będę miał wątpliwości to jeszcze raz poproszę o pomoc. Wielkie dzięki:D
  • #8 6035220
    Quarz
    Poziom 43  
    Posty: 14357
    Pomógł: 1646
    Ocena: 629
    Szczeh napisał:
    Wyszło mi coś takiego:
    $$I_{m2} = \frac{5s^2+5s+6}{2s(s+2)}$$
    Niestety pora późna i nie jestem w stanie powiedzieć czy to jest dobrze. Jutro jeszcze przeliczę i jak będę miał wątpliwości to jeszcze raz poproszę o pomoc.
    Już byłem napisałem wcześniej; sprawdzę postać czasową - z "czapki" - korzystając z w/w podanych twierdzeń granicznych, a stała czasowa wynosi tu;
    τ = RZ•C =1/2s, i sprawdź co, tam wyżej, ja przewidziałem z "czapki" - tylko na podstawie znajomości schematu obwodu po komutacji.
    Jestem zbyt wielkim leniem, aby sprawdzać rozwiązanie tak 'trudnego' układu równań ... :idea: :D ... zechciej też zauważyć, iż warto wydzielić ten ułamek wymierny (stopień licznika = stopień mianownika) by otrzymać prostszą postać obrazu ... :!: :idea:

    Szczeh napisał:
    Wielkie dzięki:D
    Proszę bardzo ... :D

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Dyskusja dotyczy wyznaczenia napięcia uc(t) w obwodzie z kluczem, gdzie w chwili t=0 następuje zwarcie klucza, a przed tym stan ustalony. Problem polega na określeniu napięcia początkowego na kondensatorze oraz dalszym wyznaczeniu jego przebiegu czasowego metodą operatorową. W stanie ustalonym kondensator traktowany jest jako rozwarcie, co pozwala na ustalenie prądu początkowego ic(0)=0. Napięcie na kondensatorze można wyznaczyć jako napięcie na gałęzi R2C, stosując dzielnik napięcia z rezystorami R1 oraz szeregiem R3 i R4. Po komutacji klucza zmieniają się parametry obwodu, dlatego zaleca się zastosowanie twierdzenia Thevenina dla części rezystancyjnej z uwzględnieniem kondensatora z niezerowymi warunkami początkowymi. Alternatywnie można rozwiązać układ równań prądów oczkowych, jednak z użyciem metody operatorowej, gdzie zmienną jest pulsacja zespolona s, a nie metoda symboliczna stosowana dla wymuszeń sinusoidalnych. W dyskusji pojawiły się przykładowe równania oczkowe oraz wskazówki dotyczące rozwiązania w dziedzinie operatorowej, w tym wyznaczenie równania charakterystycznego pierwszego stopnia i stałej czasowej τ = Rz * C = 1/2 s. Podkreślono również znaczenie stosowania twierdzeń o wartościach granicznych do uzyskania postaci czasowej napięcia na kondensatorze.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA