СОДЕРЖАНИЕ
Введение 1. Цепи постоянного тока 1.1. Сведения из теории 1.1.1. Законы Кирхгофа 1.1.2. Последовательность определения токов ветвей по законам Кирхгофа 1.1.3. Метод контурных токов 1.1.4. Последовательность определения токов ветвей методом контурных токов 1.1.5. Метод узловых потенциалов 1.1.6. Последовательность определения токов ветвей методом узловых потенциалов 1.1.7. Определение параметров эквивалентного активного двухполюсника (эквивалентного генератора) 1.1.8. Баланс мощностей 1.1.9. Задачи для самостоятельного решения 1.2. Задание №1 на расчет цепи постоянного тока 1.2.1. Условие задачи и исходные данные 1.2.2. Методические указания и примеры расчета 1.3. Задачи для самостоятельного решения 1.3.1. Определение входного сопротивления 1.3.2. Определение токов и напряжений 1.3.3. Методы расчета 2. Цепи синусоидального тока 2.1. Сведения из теории 2.2. Задание №2 на расчет цепи синусоидального тока 2.2.1. Условие задачи и исходные данные 2.2.2. Пример расчета 2.3. Задание №3 на анализ цепи синусоидального тока при наличии взаимной индуктивности 2.3.1. Условие задачи 2.3.2. Методические указания 2.3.3. Примеры расчета 2.4. Резонансы в электрических цепях 2.4.1. Сведения из теории 2.4.2. Последовательность исследования резонанса 2.4.3. Примеры расчета цепей при резонансе 2.4.4. Задачи для самостоятельного решения 3. Переходные процессы в линейных электрических цепях 3.1. Сведения из теории переходных процессов 3.1.1. Принужденные и свободные составляющие токов и напряжений 3.1.2. Первый закон коммутации 3.1.3. Второй закон коммутации 3.1.4. Начальные значения величин 3.1.5. Составление уравнений для свободных токов и напряжений 3.1.6. Составление характеристического уравнения 3.1.7. Определение степени характеристического уравнения 3.1.8. Свойства корней характеристического уравнения 3.1.9. Характер свободного процесса при одном корне 3.1.10. Характер свободного процесса при двух действительных отрицательных корнях 3.1.11. Характер изменения свободного процесса при двух комплексно сопряженных корнях 3.1.12. Общая характеристика методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях 3.1.13. Классический метод расчета переходных процессов 3.2. Операторный метод расчета переходных процессов. 3.2.1. Основные понятия и определения 3.2.2. Преобразование Лапласа 3.2.3. Определение операторного метода расчета 3.2.4. Изображение постоянной 3.2.5. Изображение напряжения на индуктивности 3.2.6. Изображение напряжения на конденсаторе 3.2.7. Закон Ома в операторной форме. Внутренняя ЭДС 3.10. Первый закон Кирхгофа в операторной форме 3.2.8. Второй закон Кирхгофа в операторной форме 3.2.9. Последовательность расчета в операторной форме 3.2.10. Использование метода контурных токов. 3.2.11. Переход от изображения к функции времени 3.2.12. Формула разложения 3.3. Задание №4 на расчет переходных процессов в линейных электрических цепях 3.3.1. Условие задачи и исходные данные 3.3.2. Методические указания и примеры расчета 3.4. Задание №5 на расчет переходных процессов в цепях первого порядка 3.4.1. Условие задачи и исходные данные 3.4.2. Методические указания и примеры расчета Литература |
6 8 8 8
9 9
11 12
14
14 15 16 19 19 21 33 33 38 42 47 47 52 52 54
60 60 61 65 69 69 70 73 76 77 77
78 80 80 81 82 84 85 86 87
88
89
90 91 93 93 93 94 94 95 95 96 98 98 100 100 101 103 104
104 109 120
120 126 136 |
Введение
Теория линейных электрических цепей является основной теоретической базой, используемой во многих специальных дисциплинах при подготовке инженеров по электротехническим специальностям.
Целью учебного пособия является оказание помощи студентам в освоении материала программы при выполнении расчетно-графических и контрольных работ и при самостоятельном решении задач.
Пособие содержит три основных раздела: цепи постоянного и синусоидального однофазного токов, переходные процессы в линейных электрических цепях. Каждый раздел построен следующим образом: краткие основные сведения из теории; расчетно-графическая работа; методические указания к ее выполнению и примеры расчета. Завершается раздел набором задач для самостоятельного решения с ответами.
В разделе "Цепи постоянного тока" рассматриваются методы расчета разветвленных цепей, применение законов Ома и Кирхгофа, составление баланса мощностей и построение потенциальной диаграммы.
В разделе "Цепи синусоидального тока" приводятся рекомендации по применению символического метода расчета, проводится анализ цепи при наличии индуктивно связанных катушек, рассматриваются явления резонансов, приводятся примеры по составлению баланса мощностей и построению векторных диаграмм.
В разделе "Переходные процессы в линейных электрических цепях" рассматриваются основные методы расчета переходных процессов, приводятся рекомендации по применению классического и операторного методов расчета.
Для выполнения расчетных заданий студентам необходимо умение производить операции с комплексными числами, решать системы линейных алгебраических уравнений с действительными и комплексными коэффициентами.
Студенты заочного обучения выполняют задания № 1, 2, 3 (с.19, 52, 60). Исходные данные к заданиям определяет шифр студента: предпоследняя цифра - номер строки в таблице, последняя - номер схемы.
При выполнении заданий следует соблюдать требования стандартов по оформлению электрических схем и пояснительной записки.
1. Цепи постоянного тока
1.1. Сведения из теории
1.1.1. Законы Кирхгофа
Законы Кирхгофа являются фундаментальными законами электротехники.
Первый закон Кирхгофа формулируется для узла электрической цепи:
алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю. Подходящие к узлу токи записываются с одним знаком, отходящие - с другим.
Н
апример,
для узла, изображенного на рис.1.1, можно
записать первый закон Кирхгофа:
Рис. 1.1
Число линейно независимых уравнений, составляемых по первому закону Кирхгофа, на единицу меньше числа узлов схемы.
Второй закон Кирхгофа формулируется для контура электрической цепи:
алгебраическая сумма падений напряжений на участках контура равна алгебраической сумме ЭДС того же контура. Если направление ЭДС совпадает с направлением обхода контура, то она берется со знаком "плюс", если не совпадает - со знаком "минус". Падение напряжения на элементе берется со знаком "плюс", если направление тока в элементе совпадает с направлением обхода, если не совпадает - со знаком "минус".
Например, для контура показанного на рис.1.2, можно записать:
Уравнения по второму закону Кирхгофа составляются для независимых контуров - контуров, отличающихся друг от друга хотя бы одной новой ветвью.
Рис. 1.2