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Laplace andamento V(t)

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

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[1] Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteZiobob » 27 giu 2014, 18:49

Buonasera, vorrei ''qualche'' chiarimento su Laplace .

Se devo trovare l'andamento temporale della tensione o della corrente devo prima calcolare le tensioni ai capi dei condensatori e le correnti che attraversano gli induttori per t(0).
Ridisegnare il circuito trasformando i componenti ed esprimere la quantità interessata come meglio credere.
Essendo in forma \frac {cs\cdot(rcs+2)}{(rcs)^2+3rcs+1} (è un esempio ad muzzum)
passo in forma di bode ,raccolgo la s e trovo i campioni facendone i limite per s che tende al valore della singolarità.
Questo è il mio ragionamento, c'è già qualcosa che non va nella mia teoria?

quindi andando per tentativi affronto questo circuito
in regime stazionario prima dell'apertura del tasto che avviene all'istante t=0.
Determinare la tensione nei condensatori all'istante t=0- e l'andamento temporale della tensione VC2(t) per t > 0.



Con il tasto chiuso noto che le tensioni ai capi di dei C sono uguali e con il partitore di corrente trovo che
V_c1=V_c2= 50 V
inserisco i generatori equivalenti, di tensione in questo caso e ridisegno il circuito aprendo il tasto




Posso trascurare il ramo con il mio GIT perché aperto ..

a questo punto dovrei esprimere la Vc2 nel tempo.. ma non so come.
esprimerei la corrente che attraversa C2 e quindi
Studierei le due maglie trovandomi le due correnti e scrivendo le cadute di tensione alle maglie .



Alla maglia di destra
V_c_1-V_c_2-i_2\cdot\frac {rcs+1}{cs}-i_1\cdot\frac {1}{cs}=0

alla maglia sinistra
V_c_2-i_1\cdot R- i_2\cdot\frac {1}{cs}=0

Ditemi, rischio di passare la notte in bianco inutilmente vero?
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[2] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 28 giu 2014, 9:51

Ziobob ha scritto:... Ditemi, rischio di passare la notte in bianco inutilmente vero?

Se scrivi le equazioni di maglia in quel modo direi di si. ;-)

Visto che v_{C_1}(0) = v_{C_2}(0) potremo poi anche unire i morsetti positivi dei due GIT e risolvere magari con la falsa posizione, ad ogni modo anche Millman risulterebbe utilissimo in questo caso, in quanto ti ricaveresti con un'unica relazione la tensione su C2.
Per quanto riguarda il calcolo numerico ti ricordo che usando \text{k}\Omega} per le resistenze, \text{mF} per i condensatori \text{mA} per le correnti e \text{V} per le tensioni, tutto il calcolo si semplifica.

BTW un consiglio, non usare le minuscole per resistenza e capacità, fanno rizzare i capelli, indica il nodo alla sinistra dell'interruttore, altrimenti non esiste connessione in quel punto e soprattutto occhio a ohm :!:
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[3] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteZiobob » 28 giu 2014, 18:08

RenzoDF ha scritto:Visto che v_{C_1}(0) = v_{C_2}(0) potremo poi anche unire i morsetti positivi dei due GIT e risolvere magari con la falsa posizione, ad ogni modo anche Millman risulterebbe utilissimo in questo caso, in quanto ti ricaveresti con un'unica relazione la tensione su C2.


Non ci avevo fatto caso ma a dire il vero non saprei come trarne vantaggio, non che non sia utile.
Se in una maglia trovo 2 generatori di tensione uguali, li posso sostiture con un generatore della stessa tensione che lavori sul parallelo dei rispettivi rami dei 2 generatori di partenza??

mentre con millman la V_A_B= \frac{\frac{\frac{50}{s}}{\frac{1}{sC}} + \frac{\frac{50}{s}}{R+ \frac{1}{sC}}}{\frac{1}{R}+sC+\frac{sC}{RCs+1}}




e sviluppandola , errori a parte, V_A_B= \frac{50}{s}(Cs+\frac{Cs}{RCs+1}) \cdot \frac{R(RCs+1)}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)} ;

V_A_B= \frac{50}{s}\cdot\frac{RCs(RCs+2)}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)}

SE fosse giusta la tensione , avrei comunque la tensione tra il nodo AeB mentre a me serve studiare la tensione ai capi di C2, quest'ultima è data dalla corrente che attraversa C2?

RenzoDF ha scritto:Se scrivi le equazioni di maglia in quel modo direi di si. ;-)

e allora non ho ancora capito come usare le maglie ..
non capisco cosa non capisco.

RenzoDF ha scritto:BTW un consiglio, non usare le minuscole per resistenza e capacità, fanno rizzare i capelli, indica il nodo alla sinistra dell'interruttore, altrimenti non esiste connessione in quel punto e soprattutto occhio a ohm :!:


Grazie dei consigli e delle risposte, il mio era un omh di calma e pace interiore ;-)
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[4] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 28 giu 2014, 18:30

Ziobob ha scritto:...Non ci avevo fatto caso ma a dire il vero non saprei come trarne vantaggio, non che non sia utile.

C'è un proverbio tibetano che dice "Un generatore è meglio di due" :-)
... se poi mi dici che concordi nell'utilità ma che non sai come trarne vantaggio, sono io che non capisco.

Ziobob ha scritto:...Se in una maglia trovo 2 generatori di tensione uguali, li posso sostiture con un generatore della stessa tensione che lavori sul parallelo dei rispettivi rami dei 2 generatori di partenza??...

Se, come accade in questo caso, hanno un morsetto in comune e pari tensione, certo che si!

Ziobob ha scritto:... mentre con millman la ... SE fosse giusta la tensione , avrei comunque la tensione tra il nodo AeB mentre a me serve studiare la tensione ai capi di C2, quest'ultima è data dalla corrente che attraversa C2?

Direi che sia sufficiente sottrarre il GIT inferiore per ricavarla.

RenzoDF ha scritto:... Se scrivi le equazioni di maglia in quel modo direi di si. ;-)

Ziobob ha scritto:... e allora non ho ancora capito come usare le maglie ... non capisco cosa non capisco.

Le correnti di maglia non corrispondono sempre alle correnti di ramo, non credi?
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[5] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteZiobob » 28 giu 2014, 19:26

RenzoDF ha scritto:C'è un proverbio tibetano che dice "Un generatore è meglio di due" :-)
... se poi mi dici che concordi nell'utilità ma che non sai come trarne vantaggio, sono io che non capisco.

Non traggo vantaggio dal metodo ''falsa posizione'' visto che ho serie lacune nei metodi classici ancora..
ma ne ho capito l'utilità nel risparmio di calcoli arrivando allo stesso risultato


Z_1=\frac{RCs+1}{Cs(RCs+2)}

V_A_B=\frac{50}{s}\cdot\frac{RCs+2}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)}



RenzoDF ha scritto: Direi che sia sufficiente sottrarre il GIT inferiore per ricavarla.


Potresti indicarmi come?
V_A_B-V_C=\frac{50}{s}\cdot\frac{RCs+2}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)}-\frac{50}{s} ?


RenzoDF ha scritto:Le correnti di maglia non corrispondono sempre alle correnti di ramo, non credi?


Si teoricamente dovrei saperlo, ma quelle I_1 e I_2 volevano essere fittizie non di ramo.
Io ci vedo 3 maglie di cui due indipendenti.. ma niente, faccio sempre gli stessi errori.
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[6] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 28 giu 2014, 21:33

Ziobob ha scritto:...Potresti indicarmi come?
V_A_B-V_C=\frac{50}{s}\cdot\frac{RCs+2}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)}-\frac{50}{s} ?

Proprio così :ok:

Ziobob ha scritto:... quelle I_1 e I_2 volevano essere fittizie non di ramo....

Appunto, quelle due sono correnti fittizie e nei rami comuni a due maglie adiacenti, per le cadute di tensione devi usare la loro somma algebrica ovvero, nel tuo caso, scrivere le due KVL come segue

\left\{ \begin{align}
  & {{V}_{{{C}_{1}}}}-{{i}_{2}}\left( R+\frac{1}{s{{C}_{1}}} \right)-({{i}_{2}}-{{i}_{1}})\frac{1}{s{{C}_{2}}}-{{V}_{{{C}_{2}}}}=0 \\ 
 & {{V}_{{{C}_{2}}}}-({{i}_{1}}-{{i}_{2}})\frac{1}{s{{C}_{2}}}-{{i}_{1}}R=0 \\ 
\end{align} \right.

BTW non è molto "salutare" indicare le tensioni di quei due GIT in quel modo, rischi di fare confusione con le tensioni sui condensatori.
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[7] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 1 lug 2014, 8:22

Aspettavo la conclusione dell'esercizio: hai ricavato
gli andamenti delle tensioni sui condensatori?
Volevo infatti proporti una soluzione alternativa,
senza Laplace o equazioni differenziali, ma utilizzando
semplicemente il metodo delle differenze finite.
Il circuito è

e, chiamate Vc1 e Vc2 le tensioni ai condensatori,
possiamo scrivere

Vc2=R2\cdot (ic1+ic2) con
ic1=\frac{Vc1-Vc2}{R1}

Sappiamo poi che la tensione di un condensatore in scarica
è ricavabile da
C\cdot \frac{dVc}{dt}=ic
Applicando le differenza finite, quest'ultima è
C\cdot\frac{Vc_t-Vc_{t-1}}{\Delta T}=ic_{t-1}

Implementando la procedura in Mathcad Express, con R in kohm,
C in uF, Vc in V, ic in mA e \Delta T=1ms
Forum26.GIF
Forum26.GIF (10.55 KiB) Osservato 4351 volte

si ottengono immediatamente gli andamenti di Vc1 e Vc2:
Forum26g.GIF
Forum26g.GIF (4.91 KiB) Osservato 4351 volte
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[8] Re: Laplace andamento V(t)

Messaggioda Foto UtenteZiobob » 2 lug 2014, 3:51

g.schgor ha scritto:Aspettavo la conclusione dell'esercizio: hai ricavato
gli andamenti delle tensioni sui condensatori?


Ha perfettamente ragione, ho fatto il punto della mia situazione e preso un po' di tempo perché le idee non ce l'ho abbastanza chiare ancora, tuttavia ..provvedo.


La mia V_2= \frac{50}{s}\cdot (\frac{RCs+2}{(RCs+1)+RCs(RCs+2)}-1)

le radici del denominatore sono

s_1=-0,38

s_2=-2.618

RC=1sec

quindi V_c(2)=\frac{50}{s}\cdot\frac{s+2}{(s+0,38)(s+2,618)}-1

A=Vc|s=-0,38 =  -\frac {50}{0,38}\cdot\frac{2-0,38}{2,618-0,38}-1= 36,3

B=V_c2|s=-2,618= -\frac{50}{2,618}\cdot(\frac{2-2,618}{0,38-2,618})= 13,82


quindi antitrasformando la mia V_2(t)= u(t)\cdot (36,3e^{-0,38t}\ + \ 13,82e^{-2,618t}) V

(esistono metodi euristici piu' efficaci e semplici per passare dalla forma rcs all'antitrasformata? consigli da darmi sulla scomposizione finale prima di antitrasformare? )

g.schgor ha scritto:Volevo infatti proporti una soluzione alternativa,
senza Laplace o equazioni differenziali, ma utilizzando
semplicemente il metodo delle differenze finite.


Mi sorprendo sempre a scoprir nuove strade per arrivare alla stessa soluzione, la ringrazio per avermi anche mostrato graficamente la soluzione del problema ma questa strada è fuori dalla mia portata(ancora).
Grazie a tutti per le risposte grazie ad EY :D
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