Ecuaciones diferenciales para un transformador

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Me gustaría configurar ecuaciones diferenciales (por favor, sin fasores en las respuestas) para el siguiente circuito:

Hastaahoratengodosecuaciones:

donde asumo un acoplamiento magnético perfecto (por lo que trato a M como una constante conocida).

Las condiciones iniciales son que en el momento = 0, tanto i1 como i2 son cero.

El sistema está indeterminado y tengo que poner una ecuación más. ¿Qué ecuación es?

Mi intención es resolver para i2. Una vez más, por favor, no hay sugerencias con fasores. Estoy estudiando un caso más general en el que v1 no es necesariamente una función sinusoidal perfecta.

    
pregunta space bobcat

1 respuesta

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Tienes dos incógnitas, \ $ i_1, i_2 \ $ y dos ecuaciones, por lo que tus ecuaciones se pueden resolver.

La resolución de estas ecuaciones se realiza generalmente utilizando la transformada de Laplace.

$$ \ left \ {\ begin {align} i_1R_1 + L_1 \ frac {di_1} {dt} - M \ frac {di_2} {dt} & = v_1 (t) \\ -M \ frac {di_1} {dt} + i_2R_2 + L_2 \ frac {di_2} {dt} & = 0 \ end {align} \ right. $$

Conduce a

$$ \ left \ {\ begin {align} (R_1 + L_1s) & \ cdot I_1 & - Ms \ cdot I_2 & = V_1 (s) \\ -Ms & \ cdot I_1 & + (R_2 + L_2s) \ cdot I_2 & = 0 \ end {align} \ right. $$

$$ I_2 = \ frac {\ left | \ begin {matrix} R_1 + L_1s & V_1 (s) \\ -Ms & 0 \ end {matrix} \ right | } {\ left | \ begin {matrix} R_1 + L_1s & -Sra \\ -Ms & R_2 + L_2s \ end {matrix} \ right | } = \ frac {Ms \ cdot V_1 (s)} {(R_1 + L_1s) (R_2 + L_2s) -M ^ 2s ^ 2} $$

Si prefieres las ecuaciones diferenciales, siempre puedes volver usando:

$$ \ begin {align} \ left [(R_1 + L_1s) (R_2 + L_2s) -M ^ 2s ^ 2 \ right] \ cdot I_2 (s) & = Ms \ cdot V_1 (s) \\ & \ Downarrow \\ \ left [R_1R_2 + (R_1L_2 + R_2L_1) s + (L_1L_2-M ^ 2) s ^ 2 \ right] \ cdot I_2 (s) & = Ms \ cdot V_1 (s) \\ & \ Downarrow \ mathcal {L} ^ {- 1} \\ R_1R_2 \ cdot i_2 (t) + (R_1L_2 + R_2L_1) \ frac {di_2} {dt} + (L_1L_2-M ^ 2) \ frac {d ^ 2i_2} {dt ^ 2} & = M \ frac {dv_1) {dt} \ end {align} $$

    
respondido por el Sven B

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