Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 132

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Поэтому

- 46 -

lg = P'([/„)■ - Ц - = lg (Uo) ;

Iâ-Q'(U,>%a- I e(V.)

могут быть построены по точкам, для чего надо аадаться последователь­

ностью

U0

и вычислить соответствующие вначѳния

Ід

м Tg ,

Соответствую­

щие графики покованы на р и с. 25, а .

Для последующего расчета цепи,

со ­

держащей феррооѳрдечник, удобней подьвоваться характеристиками

І 0

( К )

и

(-f0 ( U0),

которые элементарно строятся по уже известным:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь (Uo)=yll(Uo)+ll(U0) ;

% (0о)= artig

 

 

 

 

и показаны на рис. 2 5 ,6 .

 

 

 

 

 

 

Ыа рис. 26 покавана цепь, состоящая ив эквивалентной схемы транс­ форматора с нагрувкой. Нетрудно видеть, что эта цепь удовлетворяет сформулированным в п . 7 условиям и может быть рассчитана по методике, изложенной в п . 8 . В случае НЦ большей сложности, т .ѳ . содержащей бо­

лее одного эквивалентного источника или более одной определяющей вели­ чины ( Э>1,5>1 ) , расчет может быть выполнен ооглаоно п . 9 .


-47 -

12 . МЕТОД УСЛОВНОЙ ЛИНЕАРИЗАЦИИ

Применение этого метода покажем ва характерном примере цепи, представленной на рис. 27 и описываемой нелинейным дифференциальным уравнением: ^

 

 

 

 

 

 

 

+ г! = U(t),

где и (і) = ~]/zUSin cot.

 

 

Зависимость ЦЧі) нелинейна, вадана

 

 

 

 

 

 

таблицей-графиком или аппроксимирующим

 

 

 

 

 

 

выражением,

например как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L (</>)=а,<р + а}у 5+абц>5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если в уравнении один член в неко­

 

 

 

 

 

 

тором смысле мал, например в смысле

 

 

 

 

 

 

І™ 1

макс

^

\ju\ макс^ ,

то

проще

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приближенное

 

 

 

 

 

 

всего

решать

уравнение

 

 

 

 

 

 

IHL± Li(t)

»

</’ ä

u(t)

и затем

найти

 

 

 

 

 

 

^

и //)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по известной аависимости.

В неко­

такой

прием допустим,

но

торых

случаях

при

очень сильном неравенстве

значительно

целесообразней

не

пренебрегать членом

гс

, а учесть его

приближенно

как линейный,

т .е . л и н е а р и з о в а т ь

 

м а л ы й

член.

Для этого при переходе

в уравнении к одной

переменной

величине

надо ограничиться линейным членом этой связи . Выражения

і

черев

(р,

 

 

Jd'

 

^ Очевидно,

что неравенство

7t '-7 ~[7?

не может выполняться,

т .к .

■ jj:

 

 

 

 

также

может проходить через

нуль.

 

 

 

 

 

 


- 48 -

ограничимся вависимостью t —Ot(p=--j— ф , т .к . коэффициент О/ имеет смысл и размерность, обратные статической индуктивности. Получаем урав­

нение

л и н е й н о е

о т н о с и т е л ь н о

п о т о к о с ц е п -

л ѳ н и я

 

 

 

 

 

Ult',

решением для тока в

решение

которого

 

нетрудно записать по аналогии с

линейной цепи

г

,

L

:

 

 

 

 

 

і ли

y>L= a fctg

V

 

 

 

 

 

1/rz+{uLtf

 

 

 

 

 

 

 

где у* - угол сдвига фею мѳаду W и U . Потокосцѳплениѳ будет ивнѳнятьоя во времени синусоидально:

5P ( t ) = V T Jfr-s tn (o jt-y L) i

а ток, найденный по зависимости

i(t)= O t< p (t) + Q3 (p3(i)+ Os (ps( t ) ,

будет содержать первую, третью и пятую гармоники, в чем нетрудно убе­ диться, выполнив подстановку и преобразования подобные тем, что пока­

заны в п .

6, в

пункте

б ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если линеаризуемый член достаточно мал, то нелинейные соотношения

учитываются при решении достаточно полно.

Погрешность

расчета

возрас­

тает при неудачном выборе коэффициента

0/=

^— ,

что

зависит

от выбо­

ра предполагаемого рабочего участка, т .е .

участка

применения

аппрокси­

мации. В том случае ,

когда предполагаемый участок оказался неудачным

(далеким

от режима,полученного

в результате

р асчета), Оможет

оказаться

необходимым повторить

р асчет,

приняв лучшее

значение

/ .

 

 

когда

выполняет­

Рассмотренный метод может быть применен и тогд а,

ся неравенство

1^\иокс^ гі

ткс

. В этом

случае для малого члена лине­

 

|(і) |

,

 

аризуется

зависимость

 

например

 

<pti)= ö,L = LfijL.

 

 

 

Ф(ё)= 6,і -

,

 

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так как коэффициент 6Г= имеет смысл и размерность динамической индуктивности. При зтом уравнение цепи, линейно относительно тока

U sin ult,


который легко определяется как

- 49 -

 

где

 

i(t )= V z

I

Sin (U)t~<p),

1 = ,

^

-- ,

■-

<J>= arctg СОил

 

Vr*+(uLt1f

 

У

Затем по линейной

еависиыоста(

можно найти

 

 

 

р (і) =

0 ,і - 5 з ь 3.

 

Заметим, что метод условной линѳаривации можно рассматривать как

линейное приближение метода вовмущѳний (например, [ lÖ ] } .

не

Если ни один ив членов нелинейного дифференциального уравнения

является малым,

это

метод

условной линѳаривации непригоден. При

втом можно воспользоваться методом возмущений, в котором расчет ведет­ ся с учетом не только линейного члена, но и членов более высоких сте ■ пеней.

13. О ПРИМЕНЕНИИ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНОЙ АППРОКСИМАЦИИ (МЕТОД ПРИПАСОШВАНИЯ)

Использование кусочно-линейной аппроксимации позволяет заменить нелинейное уравнение цепи (а в случав системы нелинейных уравнений - каждое ив уравнений) сиотѳмой линейных уравнений, каждое из которых описывает процесс лишь на одном линейном отрезке (куске) характеристи­ ки. Написать эти уравнения и вид их решения легко , но обычно оывает трудно выполнить сопряжение этих решений на краях соседних участков, удовлетворяющие условиям задачи, в частности законам коммутации. Эта

часть решения, как и метод

в целом, называется п р и п а е о в ы в а -

н и ѳ м (подгонкой одного

к другому).

Несмотря на трудности

применения, этот метод имеет два достоинст­

ва: дает решение в аналитической форме и , главное, позволяет исследо­

вать влияние самых сильных нелинейностей,

которые и выражаются излома­

ми характеристики на большие углы.

 

 

 

 

 

Рассмотрим простые примеры применения. Легче всего зтот метод

применить в случае,

когда участки

характеристики НЭ

совпадают с осями

координат или параллельны им.

,

L(i)

по

рис.

28, а аппроксимиро­

Пусть индуктивность в цепи 7’

 

вана характеристикой

Ц](і)

согласно рис.

2 8 ,6 .

В цепи действует сину-