Complexe spannings- en stroomberekeningen
Er zijn omstandigheden waarin u mogelijk een DC-reactief circuit moet analyseren wanneer de startwaarden van spanning en stroom niet overeenkomen met een volledig "ontladen" toestand. Met andere woorden, de condensator kan beginnen in een gedeeltelijk geladen toestand in plaats van te beginnen bij nul volt, en een inductor kan beginnen met een hoeveelheid stroom er al doorheen, in plaats van nul zoals we tot nu toe hebben aangenomen.
Neem dit circuit als voorbeeld, beginnend met de schakelaar open en eindigend met de schakelaar in de gesloten positie:
Aangezien dit een inductief circuit is, beginnen we onze analyse met het bepalen van de begin- en eindwaarden voor stroom . Deze stap is van vitaal belang bij het analyseren van inductieve circuits, aangezien de begin- en eindspanning kan pas bekend worden nadat de stroom is bepaald! Met de schakelaar open (starttoestand) is er een totale (serie)weerstand van 3 Ω, wat de eindstroom in het circuit beperkt tot 5 ampère:
Dus voordat de schakelaar zelfs maar gesloten is, hebben we een stroom door de spoel van 5 ampère, in plaats van te beginnen met 0 ampère zoals in het vorige voorbeeld van de spoel. Met de schakelaar gesloten (de laatste toestand), wordt de weerstand van 1 kortgesloten (overbrugd), waardoor de totale weerstand van het circuit verandert in 2 Ω. Met de schakelaar gesloten, zou de uiteindelijke waarde voor de stroom door de spoel dan zijn:
De spoel in dit circuit heeft dus een startstroom van 5 ampère en een eindstroom van 7,5 ampère. Aangezien de "timing" zal plaatsvinden gedurende de tijd dat de schakelaar gesloten is en R2 is kortgesloten, moeten we onze tijdconstante berekenen uit L1 en R1 :1 Henry gedeeld door 2 Ω, of τ =1/2 seconde. Met deze waarden kunnen we berekenen wat er in de loop van de tijd met de stroom gebeurt. De spanning over de spoel wordt berekend door de stroom met 2 te vermenigvuldigen (om te komen tot de spanning over de weerstand van 2 ) en die vervolgens af te trekken van 15 volt om te zien wat er nog over is.
Als je je realiseert dat de spanning over de spoel begint bij 5 volt (wanneer de schakelaar voor het eerst wordt gesloten) en na verloop van tijd afneemt tot 0 volt, kun je deze cijfers ook gebruiken voor begin-/eindwaarden in de algemene formule en dezelfde resultaten afleiden:
GERELATEERDE WERKBLAD:
- Werkblad Tijdconstante circuits
Industriële technologie