13-8. Включение цепи r, С на синусоидальное напряжение
Пусть цепь r, С (рис. 13-13) включается на синусоидальное напряжение
Принужденное напряжение на емкости
где
Изменение свободного напряжения на емкости по-прежнему определяется соотношением
Переходное напряжение на емкости
Начальные условия дают:
при
. Отсюда
и напряжение на емкости
(13-26)
где постоянная времени цепи
(13-27)
Проверка для
дает для напряжения
значение нуль, а для тока
. Действительно, в момент включения цепи емкость как бы закорочена
и все напряжение питания приложено к зажимам сопротивления.
Рис. 13-16.
Полученное выражение для тока объясняет возникновение больших толчков тока при включении ненагруженной кабельной сети, т. е. сети, в которой распределение энергии происходит по кабелям. На рис. 13-16 приведена эквивалентная схема ненагруженной кабельной сети, где С — эквивалентная емкость, учитывающая емкость каждой фазы на землю и емкость между фазами. Если сеть достаточно мощная, то поперечные сечения кабелей значительны и сопротивления
малы. Поэтому при включении сети в момент, когда напряжение одной из фаз проходит через амплитудное значение, наблюдаются весьма значительные толчки тока.
Кривая изменения напряжения
аналогична кривой тока на рис. 13-9, а. Спустя время от
до
после включения, напряжение
может достигать значений, превышающих амплитуду принужденного режима. Максимальное значение
получается,
если в момент включения цепи принужденное напряжение равно амплитудному значению (
или 0), а постоянная времени цепи
. Кривая
Для
аналогична кривой тока на рис. 13-9, б. Примерно через половину периода после включения цепи напряжение на емкости достигает почти удвоенной амплитуды принужденного режима
Итак, в этом случае переходное напряжение на емкости ни при каких условиях не может превышать удвоенной амплитуды принужденного режима.
Если в момент включения принужденное напряжение на емкости проходит через нуль, то начальное значение его свободной составляющей также равно нулю, т. е. свободного напряжения на емкости вообще нет и в цепи сразу возникает принужденный режим.
Совершенно так же, как и для цепи на рис 13-10, а, но заменяя индуктивность емкостью, можно показать, что в разветвленной цепи из активных сопротивлений с одной емкостью постоянная времени
(13-28)
Можно дать простую формулу для непосредственного определения переход, ного напряжения на емкости для цепи с активными сопротивлениями и одним конденсатором.
Напряжение на емкости
где
определяется согласно (13-28). При
откуда
и окончательно
Если до коммутации
режим не был принужденным, то напряжение
нужно заменить напряжением
предшествующего режима. Тогда получим:
Подчеркнем, что приведенные формулы (13-29) и (13-30) действительны только для напряжения на емкости.