[Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda djanthony93 » 02/07/2015, 12:47



Il circuito in esame è in regime stazionario per t<0. L'esercizio chiede di calcolare l'andamento dell'intensità di corrente dell'inuttore per t>=0 e la potenza complessa erogata dal generatore e(t) per t tendente all'infinito.
Ho prima "sciolto" il trasformatore e so che la corrente dell'induttore $i_{L_{1}}=-i_{L}/n$ dove $i_{L_{1}}$ è la corrente del circuito in cui c'è il trasformatore. Le condizioni iniziali per t<0 sono $i_{L}(0)=0$ e $v_{C}(0)=-1 V$. L'intensità della corrente a regime è $i_{L_{\infty}}(t)=0,009cos(50t+1,549)$. Per t>=0 la tensione dell'induttore vale $v_{L}(0)=3 V$ di conseguenza, dopo aver calcolato $i_{L}(t)=e^(-5t)(Acos11,537t + Bsin11,537t) + i_{L_{\infty}}(t) $ e imponendo la condizione iniziale per cui $i_{L}(0)+i_{L_{\infty}} = 0$, ottengo la prima costante $A=0,0001=0$. Imponendo l'altra condizione ottengo poi l'altra costante $B=0,52$, e quindi la soluzione $i_{L}(t)=e^(-5t)(0,52cos11,537t) + 0,009cos(50t+1,549) A$, quindi $i_{L_{1}}(t)=e^(-5t)(0,104cos11,537t)-0,002cos(50t+1,549) A$.
Per quanto riguarda la potenza erogata dal generatore e(t) mi calcolo il fasore dell'intesità di corrente dell'induttore per $t\rightarrow\infty$: $I_{L}=E/(R+Z_{L}+Z_{C})=2/(5+25j-250j)=0,0002+0,009j$ e quindi $P_{E}=EI_{L}=0,0004+0,018j$.

Non so se ho fatto bene :?
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda RenzoDF » 02/07/2015, 13:46

djanthony93 ha scritto: ... Ho prima "sciolto" il trasformatore

Cosa intendi dire?

djanthony93 ha scritto: ... so che la corrente dell'induttore $i_{L_{1}}=-i_{L}/n$ dove $i_{L_{1}}$ è la corrente del circuito in cui c'è il trasformatore.

Suppongo tu intenda riferirti alla corrente primaria e secondaria del trasformatore, ma non mi sembra proprio una buona idea indicarle in quel modo, la corrente in ingresso alla porta sinistra del trasformatore i1 sarà pari a quella nell'induttore iL mentre quella i2 in uscita dalla porta destra sarà pari alla ic del condensatore.
Ad ogni modo, viste le richieste del testo, il trasformatore possiamo farlo sparire semplicemente portando al primario quel condensatore.

djanthony93 ha scritto: ... Le condizioni iniziali per t<0 sono $i_{L}(0)=0$ e $v_{C}(0)=-1 V$.

La vC(0) sarà quella solo se ti riferisci al condensatore equivalente riportato al primario.

djanthony93 ha scritto: ... L'intensità della corrente a regime è $i_{L_{\infty}}(t)=0,009cos(50t+1,549)$.

Non puoi usare una cifra significativa per il modulo e quattro per l'argomento.

djanthony93 ha scritto: ... di conseguenza, dopo aver calcolato $i_{L}(t)=e^(-5t)(Acos11,537t + Bsin11,537t) + i_{L_{\infty}}(t) $

Anche qui, anche se non ho fatto i conti direi che non ci siamo, da quale equazione differenziale sei partito?

djanthony93 ha scritto: ... Per quanto riguarda la potenza erogata dal generatore e(t) mi calcolo il fasore dell'intesità di corrente dell'induttore per $t\rightarrow\infty$: $I_{L}=E/(R+Z_{L}+Z_{C})=2/(5+25j-250j)=0,0002+0,009j$ e quindi $P_{E}=EI_{L}=0,0004+0,018j$.

No, ti ricordo che la potenza complessa è pari al prodotto fra fasore della tensione e coniugato del fasore della corrente, e anche diviso due, se usi fasori a valore massimo.
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda RenzoDF » 02/07/2015, 15:49

Visto che avevo un po' di tempo ho provato a fare un paio di conti e a me risulta

$\lambda=-5\pm j 15\sqrt(111) \ approx -5 \pm j158$

$A=40.8 \text{mA}$

$B=-0.185 \text{mA}$
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda djanthony93 » 02/07/2015, 17:15

Intendevo dire trasporto al primario... poi ho lavorato sul circuito senza il trasformatore e alla fine avrei usato la relazione $i_{1}=-ni_{2}$ però siccome l'esercizio chiede l'intesità di corrente dell'induttore non ce n'era bisogno... altra distrazione da parte mia...
Non ho capito che intendi dire che ho usato una cifra significativa per il modulo e quattro per l'argomento, non ne ho usate tre per entrambi?
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda djanthony93 » 02/07/2015, 17:43

Ho rifatto i conti ma:
$\lambda=-5+- \sqrt{25-158,114}=-5+-11,538j$ ?
$L=0,5 H$ e $C=0,00008 F$
$v_{L}(0+)=3 V$

Ho ricalcolato anche la potenza: $P_{E}=0,0002-0,009j$
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda RenzoDF » 02/07/2015, 20:30

djanthony93 ha scritto:Ho rifatto i conti ma:
$\lambda=-5+- \sqrt{25-158,114}=-5+-11,538j$ ?

Provo a richiedertelo: da quale equazione differenziale sei partito :?:

Giusto per verificare i miei veloci calcoli, ho provato a confrontare la mia soluzione analitica, plottata con Maxima

Immagine

con una simulazione numerica della rete, via LTspice

Immagine

djanthony93 ha scritto:...Non ho capito che intendi dire che ho usato una cifra significativa per il modulo e quattro per l'argomento, non ne ho usate tre per entrambi?

No, non confondere il numero di cifre significative, con il numero di cifre decimali.

djanthony93 ha scritto:... Ho ricalcolato anche la potenza: $P_{E}=0,0002-0,009j$

Ora sostanzialmente ci siamo ma c'è sempre il problema delle cifre significative: qui ne hai usata una sola sia per parte reale sia per la parte immaginaria; un risultato scritto in quel modo andrebbe ad indicare che (per esempio) la potenza attiva è stimata in

$P=0.2 \pm 0.1 \text( mW)$

ovvero avresti fornito un risultato per P1 con un'incertezza percentuale del 50%. :roll:
Se arrotondando il risultato tu avessi almeno aggiunto uno zero, avresti fornito un risultato dieci volte meno "incerto" (5%) :wink:

$P=0.20 \pm 0.01 \text( mW)$

Note

  1. Per la potenza complessa si usa la lettera S non la P, lettera riservata alla potenza attiva, ovvero S=P+jQ.
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda djanthony93 » 03/07/2015, 10:39

Sono partito da questa equazione:
$(d^2i_{L})/dt+R/L(di_{L})/dt+1/(LC)i_{L}=(de(t))/(L)$
$\lambda^2+R/L\lambda+1/(LC)=0$
Ultima modifica di djanthony93 il 03/07/2015, 15:45, modificato 1 volta in totale.
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda RenzoDF » 03/07/2015, 14:22

Non vedo perché passare dalla vC(t) visto che ti viene chiesta la iL(t) ad ogni modo, quali sono i coefficienti numerici dell'equazione caratteristica?
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda djanthony93 » 03/07/2015, 15:48

Ho editato il messaggio sopra.
I coefficienti: $R/(2L)=5/(2*0,5)=5$ e $1/(\sqrt{LC})=1/sqrt{0,5*0,00008}=158,114$
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Re: [Elettrotecnica] Circuito RLC con trasformatore

Messaggioda RenzoDF » 05/07/2015, 07:34

Intendevo quelli dell'equazione caratteristica

$\lambda^2+10\lambda+25000=0$

comunque ok, ora ci siamo.
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