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Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

Moderatori: Foto Utenteg.schgor, Foto UtenteIsidoroKZ

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[1] Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteFreezix » 17 apr 2014, 20:02

Buonasera a tutti,
mi servirebbe una mano nel risolvere questo circuito dinamico con un generatore sinusoidale:


R1=2ohm;R2=R3=1ohm;E=10V;C=1/2F;L=1H
Il generatore di tensione sinusoidale:v(t)=3\sqrt {2}\cos(100t)
Il circuito è a regime quando T1 si apre e T2 si chiude.
L'esercizio chiede di conoscere Vc(t) in t>0;
Ho considerato il circuito per t>0;

Ho trovato l'equazione differenziale:
LC d^{2}Vc/dt^{2}+dVc/dt (L+R2c)+Vc(R2+1)=R2E
Ho calcolato l'integrale generale(transitorio) e l'integrale particolare (regime):
Vc(t)=K1 e^{(-3/2+j7/2)t}+K2 e^{(-3/2-j7/2)t}+5
Che ho ridotto in tale forma:
Vc(t)=K e^{(-3/2)t} cos(7/2t+\Phi\))+5
Calcolo anche Ic(t) :
Ic(t)=C(-3/2 e^{-3/2t} k cos(7/2+\Phi\)-7/2 e^{-3/2t} k sin(7/2+\Phi\))
Per trovare k e \Phi\ considero il circuito in t<0:

Considero le impedenzez=2 e z=-(j/50).
Per il generatore di tensione sinusoidale:V=3
Calcolo la tensione Vc(0^{-}) con Thevenin e ottengo Vc(0-^{-})=0.0003-j0.03
Poi calcolo la corrente:Ic(0^{-})=1.5+j0.015
Ora non ho capito come devo impostare il sistema finale.So che devo porre uguali tra loro le tensioni e le correnti per t<0 e t>0 ma provando mi trovo un sistema strano con numeri complessi.
Chiedo chiarimenti in questo.
Spero che l'esercizio fin qui sia giusto.
Grazie in anticipo.
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[2] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 18 apr 2014, 10:42

Perché usi il valore efficace di V?
Quello che devi trovare è la tensione del condensatore
all'istante di commutazione (t=0).
Poi puoi studiare la dinamica del circuiti rimanente
considerando la tensione di C come condizione iniziale.
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[3] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 18 apr 2014, 11:31

Freezix ha scritto:...
R1=2ohm;R2=R3=1ohm;E=10V;C=1/2F;L=1H
Il generatore di tensione sinusoidale:v(t)=3\sqrt {2}\cos(100t) ...

Solo una considerazione sui dati: siamo sicuri di quel valore 100 per la pulsazione?
... io lo vedrei meglio unitario.
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[4] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteFreezix » 18 apr 2014, 12:01

Nell'instante t=0 T1 si apre e T2 si chiude quindi la tensione sul condensatore è uguale a Vc(t)=K e^{(-3/2)t} cos(7/2t+\Phi\))+5.
Ora per trovare K e \Phi\\ devo considerare le condizioni iniziali e quindi considerare la continuità della tensione sul condensatore:Vc(0^{+})=Vc(0)=Vc(0^{-}).
Il valore efficace di V l'ho considerato perché in t<0 ho sostituito agli elementi del circuito le impedenze così da calcolarmi Vc con Thevenin.
RenzoDF ha scritto:Solo una considerazione sui dati: siamo sicuri di quel valore 100 per la pulsazione?
... io lo vedrei meglio unitario.

Si
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[5] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 18 apr 2014, 12:12

Freezix ha scritto:...Si

I miei complimenti allo stesore.
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[6] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 18 apr 2014, 14:38

Freezix ha scritto:Ora per trovare K e devo considerare le condizioni iniziali

:?:
per t<0 si suppone che il circuito sia stazionario
(cioè terminato il transitorio), quindi puoi ricavare Vc
quando V passa per lo zero.
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[7] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteFreezix » 18 apr 2014, 17:33

Forse ho capito...In t=0 il circuito è a regime.Quindi per t<0 il circuito raggiunge un regime stazionario visto che il transitorio si è estinto.Quindi in V(0^{-})=0?
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[8] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 18 apr 2014, 17:35

Se intendi vc(0-) no, quello relativo alla sottorete sinistra per t<0 è si un regime, ma sinusoidale, mentre è un regime stazionario per la sottorete destra (e quindi nell'induttore avremo iL(0-)=E/(R2+R3)).

I tuoi calcoli fasoriali per la sottorete sinistra sono corretti a parte l'uso del valore efficace (come ti ha già fatto notare Foto Utenteg.schgor), da sostituire con quello massimo.
Per il valore di vc(0-) non serve nemmeno la trasformazione da dominio fasoriale a quello temporale, basta semplicemente considerare la parte reale del fasore, visto il GIT cosinusoidale a fase zero.

BTW la ic(0-) poi non ti serve proprio a nulla in quanto non presenterà continuità nel passaggio da t=0- a t=0+.

BTW2 ... i positivi dei due GIT dove sono?
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[9] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 18 apr 2014, 18:40

Ti ha già risposto Foto UtenteRenzoDF.
Più terra-terra, io avrei fatto così (con Mathcad)
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[10] Re: Circuito dinamico con generatore sinusoidale

Messaggioda Foto UtenteFreezix » 18 apr 2014, 19:20

Allora il valore efficace di V è 3\sqrt{2}\\ quindi Vc(0-)=0.00042-j0.042.Quindi siccome la tensione sul condensatore è continua in t=0+ e in t=0-:
Vc(0)=Vc(0+)=Vc(0-)=K cos(\Phi\))+5=0.00042

E per calcolare \Phi\\ cosa devo fare?
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