Изображение искомой величины
(14-87)
а ее оригинал может быть найден на основании (14-2) как сумма вычетов функции
где
передаточная функция цепи, определяемая как отношение лапласовых изображений выходной и входной величин при нулевых начальных значениях переменных состояния цепи. Искомая величина
равна сумме ее принужденного
и свободного
значений, причем
равно сумме вычетов относительно полюсов приложенного напряжения
в выражении (14-87),
— сумме вычетов относительно полюсов передаточной функции
для того же выражения (14-87). Указанные соображения следуют непосредственно из закона Ома в операторной форме (14-19) и были подтверждены вышерассмотренными примерами 14-2 и 14-3. Из (14-86) следует, что число полюсов приложенного напряжения
, которые находятся из уравнения
и равны
бесконечно велико. Поэтому находить
по изображению
из (14-87) нецелесообразно, так как это приведет к бесконечно большому числу слагаемых (к ряду Фурье).
Рис. 14-17.
Но
можно определить как разность
(14-88)
Величину
найти по (14-87) нетрудно, так как число полюсов передаточной функции цепи
конечно. Аналитическое выражение для
надо найти для каждого периода изменения приложенного напряжения и
отдельно, что нетрудно для первых: периодов, по тогда по (14-88) находится и аналитическое выражение для
не одинаковое для каждого из периодов. Проверить полученное значение для
можно из тех соображений, что значения
в начале и в конце рассматриваемого периода должны быть одинаковы.
Пусть к цепи
в момент
подключается периодически изменяющееся напряжение и
пилообразной формы (рис. 14-17). Это пилообразное напряжение и
можно получить наложением и периодическим повторением трех функций, рассматриваемых с моментов начала их действия: прямой
другой прямой
и постоянной величины
Применив теорему запаздывания (14-85), найдем изображение первого зубца пилы (рис. 14-17):
(14-89)
Заметим, что тот же самый результат получится непосредственным интегрированием по формуле (14-1):
Изображение всей пилообразной функции и
получится в виде суммы изображений одинаковых зубцов, смещенных на время
друг относительно друга:
(14-90)
Изображение тока в цепи
Свободный ток
на всем промежутке времени
) найдем как вычет функции
в полюсе передаточной функции
т. е.
где
— числитель и знаменатель изображения тока
На промежутке времени
(первый зубец пилы) полный ток цепи i найдем как результат воздействия только напряжения
в виде суммы вычетов выражения
Принужденный ток найдем согласно (14-88):
(14-94)
Указанная выше проверка выполняется, так как
(14-95)
Аналогично находится изображение при периодическом знакопеременном прямоугольном напряжении и
(рис. 14-18):
(14-96)
так как бесконечный ряд в скобках, как легко проверить, представляется делением двучленов числителя и знаменателя правой части.
Рис. 14-18
Рис. 14-19.
В самом деле, постоянное напряжение
включенное в момент
действует бесконечно долго. Изменение знака напряжения в момент
реализуется включением в этот момент постоянного напряжения —
действующего также бесконечно долго. Далее в момент
включается напряжение
что и учтено формулой (14-96).
Подобным же образом можно найти изображение напряжения в виде треугольной кривой (рис. 14-19). Рисунок 14-19 показывает, что треугольная функция и
получается наложением и периодическим повторением трех прямых
, рассматриваемых с моментов начала их действия до
Применив теорему запаздывания (14-85), найдем лапласово изображение первого треугольника функции и
Разумеется тот же результат получится непосредственным вычислением интеграла прямого преобразования Лапласа на промежуток
от 0 до Т: