 |
Федеральное агентство по образованию
|
|
|
|
Федеральное агентство по образованию
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева
А. В. Манин, В. А. Вершинин
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Часть 1
Учебное пособие
Рыбинск 2007
АННОТАЦИЯ
В первой части учебного пособия изложены основные понятия и законы теории электрических цепей, анализ цепей в установившемся режиме при постоянных и синусоидальных воздействиях, рассмотрены методы анализа переходных режимов работы электрических цепей, показаны возможности применения преобразования Лапласа, рядов и преобразования Фурье для анализа цепей. Изложение сопровождено многочисленными примерами.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Промышленная электроника», и может быть полезным для студентов других специальностей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. 1 Общая характеристика электрических цепей
1. 2 Характеристики и схемы замещения источников и приемников (потребителей) электрической энергии
1. 3 Напряжение на участке цепи
1. 4 Основные законы электрической цепи
1. 4. 1 Закон Ома для электрической цепи, не содержащего ЭДС
1. 4. 2 Закон Ома для электрической цепи, содержащего ЭДС
1. 4. 3 Законы Кирхгофа для линейных электрических цепей
1. 5 Методы расчета электрических цепей
1. 5. 1 Метод контурных токов
1. 5. 2 Метод узловых потенциалов
1. 5. 3 Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника)
1. 6 Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке
|
|
|
2. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
2. 1 Основные величины, характеризующие синусоидальные величины
функции времени
2. 2 Представление синусоидальных функций в различных формах
2. 3 Основные элементы и параметры электрической цепи синусоидального тока
2. 3. 1 Электрическая цепь с резистивным элементом
2. 3. 2 Электрическая цепь с идеальной индуктивной катушкой
2. 3. 3 Электрическая цепь с идеальным конденсатором
2. 3. 4 Электрическая цепь с реальной индуктивной катушкой
2. 3. 5 Мощность индуктивной катушки
2. 3. 6 Последовательное соединение резистора и конденсатора
2. 3. 7 Последовательное соединение резистора, индуктивной катушки и
конденсатора
2. 3. 8 Общий случай последовательной цепи синусоидального тока
2. 3. 9 Цепь синусоидального тока с параллельно соединенными приемниками
2. 3. 10 Активные и реактивные составляющие проводимости и тока
2. 3. 11 Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального
тока
2. 4 Трехфазные электрические цепи
2. 4. 1 Основные понятия. Элементы трехфазных цепей
2. 4. 2 Способы изображения симметричной трехфазной системы ЭДС
2. 4. 3 Способы соединения трехфазного источника питания
2. 4. 4 Трехфазные цепи с симметричными пассивными приемниками
2. 4. 5 Трехфазные цепи с несимметричными пассивными приемниками
2. 4. 6 Мощность генерирующих и приемных устройств трехфазной цепи
2. 4. 7 Мощности приемников при любом роде нагрузки
2. 4. 8 Коэффициент мощности симметричных трехфазных приемников и способы его повышения
3. переходныЕ процессЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
3. 1 методы анализа
3. 2 Дифференциальные уравнения
3. 3 Начальные условия. Законы коммутации
3. 4 Замыкание цепи, содержащей R и L-элементы
3. 5 Размыкание цепи, содержащей R- и L-элементы
3. 6 Цепь из R- и C-элементов
3. 7 Цепь из R, L и C-элементов
3. 8 Вопросы и задания для самопроверки
4. Применение преобразования Лапласа
4. 1 Оригиналы и изображения
|
|
|
4. 2 Решение дифференциальных уравнений
4. 3 Операторная схема замещения
4. 4 Передаточная функция
4. 5 Особенности анализа переходных процессов
4. 6 Вопросы и задания для самопроверки
5. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ
5. 1 Представление периодических сигналов рядом Фурье
5. 2 Полоса частот, занимаемая периодическим сигналом
5. 3 Частотные характеристики непериодических сигналов
5. 4 Полоса частот, занимаемая непериодическим сигналом
5. 5 Комплексная передаточная функция
5. 6 Комплексная схема замещения
5. 7 Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики
5. 8 Условие неискаженной передачи сигнала
5. 9 Вопросы и задания для самопроверки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предметом курса «Теоретические основы электротехники» является изучение электромагнитных процессов, происходящих в цепях и полях. Этот курс базируется на знаниях, полученных при изучении физики и математики, и имеет исключительно важное значение для формирования специалистов по электронике. В курсе «Теоретические основы электротехники» применяются два способа описания электрических и магнитных явлений: при помощи понятий теории цепей и теории поля. Выбор того или иного способа определяется условиями конкретной задачи.
Теория цепей исходит из приближенной замены реального электротехнического устройства схемой замещения, состоящей из идеализированных элементов. Теория цепей позволяет определять с достаточной для практики точностью напряжения между определенными точками проводников и токи в определенных сечениях проводников.
Теория поля изучает изменение электрических и магнитных величин от точки к точке в пространстве и времени. Она исследует напряженности электрического и магнитного полей и с их помощью такие явления, как излучение электромагнитной энергии, распределение объемных зарядов, плотностей токов и т. п.
В настоящей первой части пособия излагаются основные разделы теории цепей. Первый и второй разделы этой части написаны А. В. Маниным, третий, четвертый и пятый – В. А. Вершининым.
ВВЕДЕНИЕ
Для приближенного учета процессов преобразования электромагнитной энергии в теории цепей вводят идеальные элементы с полюсами или выводами, через которые проходит электрический ток. Простейшими идеальными элементами являются двухполюсные элементы с двумя выводами, через которые проходит электрический ток. К таким элементам относятся индуктивный, емкостной и резистивный элементы, учитывающие накопление энергии в магнитном и электрическом полях и необратимое преобразование электромагнитной энергии в другие виды энергии. Для учета преобразования энергии неэлектрической природы (химической, механической, тепловой и т. д. ) в электромагнитную вводят двухполюсный элемент, называемый источником. Для изучения процессов, связанных со скачкообразным изменением параметров цепи вводится понятие идеального коммутирующего элемента.
|
|
|
Соединяя между собой определенным образом эти идеальные элементы, получают схему замещения электрической цепи, приближенно отображающую реальные электромагнитные процессы в каком-либо устройстве. В пособии рассматривается анализ различных режимов работы электрических цепей. Задача анализа электрической цепи обычно формулируется следующим образом. Задана схема замещения цепи и параметры всех ее элементов. Требуется найти токи и напряжения на элементах схемы. Часто вместо источника задается закон изменения тока или напряжения на выводах элементов, и это называется входным сигналом.
Различают следующие основные режимы работы электрических цепей: переходный, установившийся и режим, связанный с воздействием входного сигнала произвольной формы. Переходный режим наступает после скачкообразного изменения параметров элементов цепи, при этом токи и напряжения на элементах цепи изменяются по достаточно сложным законам. Установившийся режим наступает после окончания переходного режима и характеризуется постоянными или периодически изменяющимися токами и напряжениями.
В первой части пособия рассматриваются линейные электрические цепи постоянного и переменного тока в установившемся режиме, классический анализ переходных процессов в линейных электрических цепях, применение преобразования Лапласа, рядов и преобразования Фурье для анализа линейных цепей.
|
|
|
