Розрахунок.

Оскільки струм в опорі навантаження менший за струм стабілізації баретера, необхідно паралельно навантаженню включити опір R₁, через який повинен протікати надлишковий струм І₁ = І_бар – І_нав = 1 – 0,75 = 0,25 А.

Величина опору:

Напруга на опорі навантаження U_нав = І_нав×R_н = 0,75×10 = 7,5 В.

В схему потрібно включити послідовно з навантаженням і опором R₁ опір R₂ для поглинання надлишкової напруги. Величину цього опору визначаємо для режиму U_дж = 25 В, і напрузі на баретері, що дорівнює середній напрузі стабілізації

 

Отже остаточно схема стабілізації матиме вид:

 

 

Для такої схеми U₂ = I_бар×R₂ = U_дж – U_ср – U_нав = 25 – 14 – 7,5 = 3,5 В. Звідки:

Сума лінійних опорів кола:

Для визначення меж коливань струму в опорі навантаження тут зручно побудувати віддзеркалену ВАХ сумарного лінійного опору R. Ця ВАХ – пряма лінія.

З креслення визначається І_max = 1,03 A, I_min = 0,97 A.

Шукане відхилення струму в колі від середнього значення складає при відносній зміні напруги джерела живлення .

Перехідні процеси в електричних колах

Закони комутації

Процеси, що виникають в різних фізичних системах (електричних, механічних, теплових, ін.) при переході від одного сталого стану (стаціонарного режиму) до іншого називають перехідними (або несталими) процесами.

В електричному колі перехідний процес виникає: при зміні режиму його роботи – вмиканні або вимиканні кола; при зміні параметрів R, L або C.

Дії, що викликають перехідні процеси в електричних колах, отримали назву – комутації.

Кожному стану кола (в загальному випадку кола, що має індуктивність L і ємність C) відповідають певні запаси енергії магнітного поля і електричного поля . Ці запаси енергії, пов’язані з елементами електричного кола, неоднакові при різних станах і режимах роботи кола.

Для зміни енергії кола на кінцеву величину потрібний деякий час, тому що раптова стрибкоподібна зміна енергії W повинна викликати споживання або викид потужності , що фізично неможливо. В зв’язку з цим раптова зміна струму і_L в котушці і напруги и_С на конденсаторі неможливі. Це означає, що перехід від одного сталого стану до іншого здійснюється не миттєво, а на протязі деякого часу.

В порівнянні з іншими фізичними системами перехідні процеси в електричних колах протікають зазвичай дуже швидко і закінчуються на протязі частки секунди.

Принцип, за яким струм в колі з індуктивністю не може змінюватись стрибком і в початковий момент перехідного процесу (t = 0) зберігає своє попереднє значення, називається першим законом комутації.

Аналогічний принцип, за яким напруга на клемах конденсатора не може миттєво змінитись на кінцеву величину і в момент часу t = 0 зберігає попереднє значення, називають другим законом комутації.

Загальні принципи аналізу перехідних процесів

Математичний аналіз перехідних процесів в електричних колах базується на тому, що закони Кірхгофа застосовні як до сталих, так і до несталих режимів. Використовуючи закони Кірхгофа для замкнутих контурів і вузлових точок, можна отримати для перехідного процесу лінійні диференціальні рівняння. За цими рівняннями визначають значення струмів і напруг в будь–який момент часу процесу, що розглядається. Значення постійних інтегрування знаходять з граничних умов, що визначаються законами комутації.

Для спрощення розв’язання диференційних рівнянь і полегшення їх аналізу перехідні процеси прийнято розглядати як результат накладання двох режимів – примусового і вільного. Відповідно з цим дійсний (фактичний) струм в колі і уявляється як сума двох складових: примусового струму і_пр, який встановлюється в колі після закінчення перехідного процесу, і вільного струму і_віл, що протікає в колі тільки під час перехідного процесу і = і_віл + і_пр.

Вільний струм поступово вщухає і при режимі, що встановився (t = ¥) стає рівним нулю. Тоді і| _{t = ¥} = і_пр.

Оперуючи в розрахунках примусовою і вільною складовими, необхідно пам’ятати, що реально існуючими величинами є не окремі складові, а результуючі струми (або напруги).

Приклад № 1. При замиканні вимикача в колі (а), що включає R і L, починається перехідний процес. Диференціальне рівняння, складене для цього кола за другим законом Кірхгофа для миттєвих значень має вид: .

Рішення рівняння дає значення миттєвих значень струму і в залежності від часу t і має вид , де t визначається співвідношенням R і L. Побудований за цим виразом графік представлений на малюнку (б).

 

Приклад № 2. Диференціальне рівняння, складене для утвореного при замиканні вимикача кола (в) за другим законом Кірхгофа для миттєвих значень, має вид: . Рішення рівняння має вид . Побудований за цим виразом графік представлений на малюнку (г).