análisis de circuito de fuente de CC, inductancia y resistencia modulada

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Aquí hay un problema interesante. Considere una fuente de voltaje de CC (para polarización), un inductor (cables de alimentación, por ejemplo) y una resistencia, que cambia su resistencia en función del tiempo: \ $ R (t) = R_ {offset} + R_ {mod} \ cos (\ omega t) \ $, donde \ $ R_ {offset} > R_ {mod} \ $. La tensión de polarización a través del fotoresistor causaría que fluya una corriente CA \ $ i (t) \ $.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, para encontrar la corriente AC desconocida \ $ i (t) \ $, resolvería la siguiente EDO: $$ V = L \ frac {di} {dt} + i (t) R (t) $$ que se puede reorganizar para: $$ \ frac {di} {dt} + i (t) \ frac {R (t)} {L} = \ frac {V} {L} $$ lo que nos permite resolver la ED utilizando el método del factor de integración. $$ i (t) = \ frac {\ int e ^ {\ int p (t) dt} g (t) dt + c} {e ^ {\ int p (t) dt}} $$ donde \ $ g (t) = \ frac {V} {L} \ $ y \ $ p (t) = \ frac {R_ {desplazamiento}} {L} + \ frac {R_ {mod}} {L} \ cos (\ omega t) \ $. Obtenemos:

$$ i (t) = \ frac {\ frac {V} {L} \ int e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big)} dt + c} {e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big)}} $$ que se convierte en: $$ \ require {cancelar} i (t) = \ frac {V} {\ cancel {L}} \ frac {\ cancel {L}} {R_ {desplazamiento} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega} \ sin (\ omega t)} + \ frac {c} {e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big )}} \\ = \ frac {V} {R_ {desplazamiento} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega} \ sin (\ omega t)} + \ frac {c} {e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big)}} \\ $$ El primer término va a 0 después de ir brevemente a \ $ \ infty \ $ cuando \ $ R_ {offset} t \ $ y \ $ \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ $ son iguales (gran L-'hard start'?). El otro término va a 0 con \ $ e ^ {- t} \ $ lo que parece un poco extraño, ya que esperaría algún tipo de solución de estado estable.

¿Estoy haciendo una pregunta equivocada, aquí? es decir, ¿el problema está mal planteado o me falta algo más?

EDITAR: Después de hacer la reseña, tengo la sospecha de que: $$ \ int e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big)} dt \ neq \ frac { L} {R_ {offset} t + \ frac {R_ {mod}} {\ omega} \ sin (\ omega t)} e ^ {\ big (\ frac {R_ {offset}} {L} t + \ frac { R_ {mod}} {\ omega L} \ sin (\ omega t) \ big)} $$ Tendré otra mirada, y corregiré si es necesario.

    
pregunta electroGeek

1 respuesta

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No obtendrá (fácilmente) un formulario cerrado para \ $ \ int e ^ {p (t)} dt \ $.

La solución a la ecuación diferencial que escribiste es:

$$ i (t) = \ left (\ frac {V} {L} \ right) e ^ {\ frac {-R_ {mod} \ sin (\ omega t)} {L \ omega} - \ frac {R_ {offset} t} {L}} \ left (\ int_0 ^ te ^ {\ frac {R_ {mod} \ sin (\ omega \ tau)} {L \ omega} + \ frac {R_ {offset} \ tau} {L}} d \ tau \ right) + Ce ^ {\ frac {-R_ {mod} \ sin (\ omega t)} {L \ omega} - \ frac {R_ {offset} t} {L }} $$ donde \ $ C \ $ es un desconocido determinado por la condición inicial. Obviamente, el término que involucra la integración es un poco molesto, así que concentrémonos en esa pieza.

La serie de potencias para \ $ e ^ {x} \ $ converge uniformemente en conjuntos limitados para que podamos intercambiar las series de potencias con la entrega integral $$ \ int_0 ^ te ^ {\ frac {R_ {mod} \ sin (\ omega \ tau)} {L \ omega} + \ frac {R_ {offset} \ tau} {L}} d \ tau = \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ frac {1} {n!} \ int_0 ^ t \ left (\ frac {R_ {mod} \ sin (\ omega \ tau)} {L \ omega} + \ frac {R_ {desplazamiento} \ tau} {L} \ derecha) ^ nd \ tau. $$

La integración de los términos internos implica la integración de términos de la forma \ $ \ tau ^ k \ sin (\ omega \ tau) ^ {n-k} \ $ que tienen soluciones de forma cerrada.

El resultado real es que si solo queremos soluciones aproximadas, podemos vincular la cola de esta serie al delimitar los integrands y usar $$ \ sum_ {n = N + 1} ^ {\ infty} \ frac {1} {n!} x ^ n = e ^ x- \ frac {e ^ x \ Gamma (N + 1, x)} {N!}. $$

Luego tendremos una solución aproximada de forma cerrada \ $ \ tilde {i} _N (t) \ $ que se aproxima a \ $ i (t) \ $ y conoceremos un límite para el error \ $ | \ tilde { i} _N (t) - i (t) | \ $.

    
respondido por el SomeEE

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