Ступенька напряжения

При бесступенчатом изменении скорости подъема упрощается и становится дешевле лебедка, однако ее привод становится сложнее и дороже; при ступенчатом изменении повышаются сложность и стоимость лебедки, но уменьшается сложность и стоимость привода. Технико-экономические расчеты показывают, что чем больше глубина бурения, тем эффективнее применение регулируемого электропривода.

при ступенчатом изменении их . . 4 4 4 6 6 б 6 6

близкому к экспоненциальному закон) с постоянной i = MCTyIPf, M, С — средние значения массы и удельной теплоемкости; Тг Pf — установившаяся температура и суммарная мощность тепловыделений. Тепловая постоянная для конденсаторов с резкой неравномерностью теплоемкости Ст(х, у, z, t) и плотности у(х, у, z) по объему определяется как время, необходимое для достижения температуры корпуса 7^ = 0,67 Ту. Наибольшее отклонение зависимостей Тср((), Tmaxit) от экспоненциальных имеет место при малых интервалах действия тепловыделений, т. е. в начальной стадии теплового процесса при /«с (3 — 4) т. Это отклонение существеннее в малогабаритных конденсаторах с естественным охлаждением и с сильной зависимостью tg5 от температуры. В крупногабаритных конденсаторах ЕН с тепловыми постоянными времени порядка 0,5 — 2 ч принимают экспоненциальный характер зависимости температуры от времени при ступенчатом изменении мощности тепловыделений [3.4, 3,5]:

Переходные характеристики ДК "биполярного транзистора определяются иер^одными процессами при ступенчатом изменении входного Сигнала ( 12.6, а). Умножая изображение е^(р) = Emp~* „a Ки(р) и деля его на

Однако в процессе разработки метода ускоренного испытания при ступенчатом изменении нагрузки приходится сталкиваться с рядом трудностей, которые отсутствуют при испытании под фиксированной нагрузкой. Наиболее трудной задачей является не столько выбор высоты ступени (т. е. величины приращения нагрузки), сколько выбор продолжительности этой ступени (т. е. времени действия на изделие данной нагрузки). Если выбирать очень короткие временные интервалы (например, МИНуТЫ), ТО В результате испытания изделий интенсивность их отказов значительно выше, чем при более 324

Постоянная времени нагрева обмотки значительно меньше постоянной времени нагрева трансформатора и составляет величину порядка нескольких минут. Ввиду этого практически можно считать, что при ступенчатом изменении нагрузки температура обмотки в наиболее нагретой точке в момент изменения нагрузки меняется скачком от одного установившегося значения к другому, а далее изменяется соответственно изменению температуры масла ( 5-4).

Постоянная времени нагрева обмотки значительно меньше постоянной времени нагрева трансформатора и составляет несколько минут. Поэтому можно считать, что при ступенчатом изменении нагрузки температура обмотки в наиболее нагретой точке в момент изменения нагрузки меняется скачком от одного установившегося значения к другому, а далее изменяется соответственно изменению температуры масла ( 5.4).

Очевидно, что при изменении подводимого к диоду напряжения с прямого на обратное должны измениться величина и направление тока через прибор. Эти изменения в реальном диоде не могут произойти мгновенно, так как они связаны с инерционными процессами рассасывания заряда в базе инжектированных носителей и перезаряда емкости перехода. Поэтому при ступенчатом изменении напряжения!, подводимого к диоду, стационарное значение' тока устанавливается в течение некоторого интервала времени. Рассмотрим эти процессы, которые называются переходными или нестационарными, более подробно.

Другой способ состой" в ступенчатом изменении скорости холостого хода юо. На 6.2,6 представлен график потерь при четырехступенчатом изменении скорости идеального холостого хода двигателя. Как следует из рисунка и физических представлений, энергия, запасенная ипер-ционностями привода, Wl{ будет пропорциональна горизонтально заштрихованной площадке и останется неизменной по сравнению с энергией при одноступенчатом пуске. Энергия же потерь в двигателе, пропорциональная вертикально заштрихованным площадкам, существенно уменьшится по сравнению с энергией при одноступенчатом пуске.

°1;.:>ул1-та".'ы ряс чета .".епгхолных npo'wc'ip в суроектирс-в^.яной системе при ступенчатом изменении вправляющего ш-здействия Лй-у •- 0,1 и момента (л:>тк-

системе с наблюдателем up>i ступенчатом изменении управления

Задача 3.36. На вход неинвертирующего интегратора ( 3.27) подается ступенька напряжения Ет=\ В. Сопротивления R0 и R0 c равны. Сопротивления R' = R = 20 кОм. Емкость С= 0,1 мкФ. Чему равно выходное напряжение через 5 мс? Через сколько времени прекратится процесс интегрирования?

В этом случае искажения линейны, так как они вызваны линейными элементами схемы L, С и R. Как видно из переходной характеристики, ступенька напряжения на входе дает на выходе сначала нарастание, а затем спад напряжения.

Входной импульс напряжения отрицательной полярности (см. 9.12, г), дифференцированный цепочкой /?РСР, проходит через диод Д2 и закрывает лампу Л2. На сетку закрытой лампы Л1 входной импульс не проходит, так как анод диода Дх находился в момент времени ^ под отрицательным потенциалом — (УС0. В момент закрытия лампы Л2 напряжение на ее аноде резко возрастает, положительная «ступенька» напряжения через ускоряющий конденсатор Су2 и резистор ?!2 передается на сетку лампы Ль которая практически мгновенно (через доли микросекунды) открывается в момент времени tlt соответствующий подаче первого запускающего импульса. Напряжение на аноде лампы Л± резко падает до «amin = Еа — IalRa, и неоновая лампа Л3 загорается, так как падение напряжения /al?a на резисторе Ra, включенном параллельно лампе Л3, выбрано больше напряжения зажигания неоновой лампы. Балластный резистор R6 ограничивает ток неоновой лампы.

Функция uBX(/)t показанная на 1.25, в общем случае имеет ненулевое начальное значение: при / = О ивх(/) = «Вх(0). Напряжение ит(0) соответствует амплитуде начальной ступеньки напряжения при аппроксимации заданной функции ступенчатой. Эту ступеньку напряжения аналитически можно записать как ивх(0) • !(/). Отложим по оси t одинаковые интервалы Т0, как это делалось при квантовании функции по времени (см. § 1.1). Приращение времени на т0 вызывает появление дополнительной ступеньки напряжения с перепадом ывх(йт0) — uBJ[(k — 1)т„] и запаздыванием feT0, где k = 1, 2, 3... Первая такая ступенька напряжения запишется как A(/j • \(t — т0), вторая — как Д{/2 • 1(/ — 2т„), й-я — как Д/У;, • \(t — fet0). Реальный сигнал um(t) будет аппроксимирован ступенчатой функцией вида

При бесконечном уменьшении интервала времени т0 аппроксимирующая функция совпадает с заданным входным напряжением uax(t). При этом значение тв превращается в бесконечно малую величину di, а значение 6т0 — в текущую переменную т., последовательно принимающую значения от нуля до текущего момента времени t. Значение Дб/j, можно вычислить так: ступенька напряжения Д(/Л появляется в текущей точке с абсциссой т; значение функции и„х(0> соот-

Пример 3.1. Определить напряжение на выходе цепи ( 3.4, а) в установившемся режиме, если на ее входе действует ступенька напряжения uaz(l) = = Е • l(t).

пенькой; на транзисторе Т2 — эмиттерный повторитель, нагрузкой которого являются отклоняющие катушки. В исходном состоянии транзистор Tt насыщен за счет протекания прямого тока базы через его эмиттерный переход и резистор R5, Сопротивление Rt выбирают таким, чтобы базовый ток /б = (Е + \ЕЭ\)/К<$ был достаточен для насыщения транзистора TY Через малое выходное сопротивление; насыщенного транзистора 7\ напряжение источника питания — ?а, подается на базу Tz и запирает его. При запертом транзисторе Т2ток в отклоняющей катушке практически равен нулю. Входной прямоугольный импульс отрицательной полярности длительностью tax поступает через разделительный конденсатор Ср на базу 7\ и запирает его. Начинается зарядка конденсатора С0 через резисторы Ri, Rz и R0. При этом на резисторе /?0 формируется начальная ступенька напряжения, значение которого должно быть больше напряжения —Е„ на kL. С коллектора TI формируемое напряжение поступает на базу Tt и повторяется на выводах отклоняющих катушек. Генератор управляющего напряжения может быть отнесен к генераторам с простой интегрирующей цепью и ключевым транзистором. Эмиттерный повторитель на транзисторе Т2 служит источником напряжения u(t) с малым выходным сопротивлением.

Измеряемый сигнал поступает на входной каскад, выполненный на высокочастотном транзисторе по схеме с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току, обеспечивающий высокое входное сопротивление и необходимую развязку от входа. Далее сигнал поступает на дискриминатор на туннельном диоде VD1, который с помощью резисторов R3, R4, изменяющих ток от источников, выставлен на грань срабатывания. Дискриминатор срабатывает и запускает собранный на туннельном диоде триггер, назначением которого является формирование импульсов, не зависящих от амплитуды и длительности импульсов, вырабатываемых дискриминатором и обеспечивающих надежный запуск следующего за ним одновибратора /. Импульс с этого одновибра-тора через развязывающую цепь подается на одновибратор 2 схемы формирования компенсирующего тока. Кроме того, с одновибратора / через усилитель поступает импульс сброса на дискриминатор и триггер, которые устанавливаются в исходное состояние. Импульс с одновибратора / поступает также на каскад ускорения разряда накопительного конденсатора диодно-емкостного накопителя. При срабатывании одновибратора 2 схемы формирования компенсирующего тока происходит подзаряд емкости диодно-емкостного накопителя, в результате чего на нагрузке эмиттерного повторителя на выходе диодно-емкостного накопителя появляется ступенька напряжения, вызывающая через сопротивление обратной связи ток, увеличивающий порог срабатывания дискриминатора.

Функция um(t) ( 1.25) в общем случае имеет ненулевое начальное значение: при t = 0 Мвх(г) = "вх (0)- Напряжение ывх (0) соответствует амплитуде начальной ступеньки напряжения при аппроксимации заданной функции ступенчатой. Эту ступеньку напряжения аналитически можно записать как ивх (0)-1 (t). Отложим по оси t одинаковые интервалы т0. Приращение времени на т0 соответствует появлению дополнительной ступеньки напряжения с перепадом А(/Й = = «вх(?т0) — «вх [(k — 1)г0] и запаздыванием ?т0, где k=l, 2, 3, ... Первая ступенька напряжения запишется как Дб/i-l (t — Т0), вторая — как \U2-l (t — 2т0), п-я — как Д?/„-1 (t — ят0).

При бесконечном уменьшении интервалов времени Т0 аппроксимирующая функция совпадает с заданным входным напряжением ивх (/). При этом значение TO превращается в бесконечно малую величину dt, а значение ?т0 в текущую переменную т, последовательно принимающую значения от нуля до интересующего момента времени t. Значение \U & можно вычислить так: ступенька напряжения ЛУ/е появляется в текущей точке с абсциссой т; значение функции ивх(/), соответствующее этой абсциссе, равно мвх(т). Значение производной заданной функции ивх (/) в этой точке равно ывх (т). На малом интервале rft значения функции и касательной к функции в исследуемой точке практически совпадают

был достаточен для насыщения транзистора 7\. Через малое выходное сопротивление насыщенного транзистора 7\ напряжение источника питания—Еъ подается на базу Т2 и запирает его. При запертом транзисторе Т2 ток в отклоняющей катушке практически равен нулю. Входной прямоугольный импульс отрицательной полярности длительностью /пх поступает через разделительный конденсатор Ср на базу 7\ и запирает его. Начинается заряд конденсатора С0 через резисторы Rit R2 и R0. При этом на резисторе R0 формируется начальная ступенька напряжения, величина которой должна быть больше напряжения—Еа на kL. С коллектора Tt формируемое напряжение поступает на базу Т2 и повторяется на выводах отклоняющих катушек. Генератор управляющего напряжения может быть отнесен к генераторам с простой интегрирующей цепью и ключеным транзистором. Эмиттерный повторитель на транзисторе Т2 служит источником напряжения и (t) с малым выходным сопротивлением.