- •Южно-Уральский государственный университет
- •Кафедра «Радиотехники»
- •Ю.Е. Калугин электротехника
- •Введение.
- •Тема 1. Основные определения и законы
- •Электрический ток, электрическое напряжение, эдс, электрическое сопротивление, законы Ома и Джоуля-Ленца
- •Элементы электрических цепей
- •1.3.Источники эдс и источники тока. Их эквивалентность
- •1.4.Электрические цепи и их классификации
- •Вопросы к теме
- •Тема 2. Анализ электрических цепей постоянного тока
- •2.1. Общие положения
- •2.2.Расчет сложной цепи постоянного тока
- •2.3. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- •2.4. Метод контурных токов
- •2.5. Метод узловых потенциалов (напряжений)
- •2.6. Метод эквивалентного генератора
- •2.7. Электрическая энергия и работа. Мощность электрической цепи, баланс мощностей
- •Вопросы к теме
- •Тема 3. Анализ электрических цепей синусоидального тока.
- •3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс
- •3.2.Векторные диаграммы
- •3.3. Цепи с последовательным соединением элементов r, l, c.
- •3.4. Параллельное соединение, резонанс токов
- •3.5. Общий случай расчета
- •3.6. Мощность в цепи гармонического тока
- •Избирательные цепи
- •3.7.1.Последовательный колебательный контур
- •3.7.2.Параллельный колебательный контур
- •3.7. Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •3.7.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •3.6.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •3.6.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •3.6. 4. Мощность трехфазной цепи
- •Тема 4.Четырехполюсники
- •4.1. Уравнения пассивного четырехполюсника
- •4.2. Режимы работы пассивных четырехполюсников
- •4.3. Передаточные функции и частотное исследование четырехполюсников
- •4.4. Электрические фильтры, основные понятия и определения
- •4.5. Цепи с распределенными параметрами
- •4.5.1.Уравнения однородной линии в стационарном режиме
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 5. Отображение периодических не гармонических токов
- •5.1. Разложение периодической функции в ряд Фурье
- •5.2. Свойства периодических кривых, обладающих с имметрией
- •5.3.Действующее и среднее значение периодической несинусоидальной величины
- •5.4. Коэффициенты, оценивающие несинусоидальные функции
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 6. Переходные процессы
- •6.1. Расчет переходных процессов классическим методом
- •6.1.1. Включение rL цепи на постоянное напряжение
- •Решение:
- •6.1.2. Законы коммутации
- •Закон коммутации на индуктивности
- •Закон коммутации на емкости
- •6.1.3. Включение rlc-цепи на постоянное напряжение Рассмотрим переходный процесс в цепи второго порядка на примере простейшей цепи (рис.6.3). Рис.6.3
- •7.1.4.Расчет переходных процессов в цепях с синусоидальными источниками классическим методом
- •6.1.5.Порядок анализа переходных процессов классическим методом
- •6.2. Операторный метод анализа переходных процессов Применение преобразования Лапласа к решению дифференциальных уравнений
- •7. Смещению изображения на комплексной плоскости на комплексное число соответствует умножение оригинала на (теорема смещения):
- •6.2.2.Уравнения электрического равновесия цепи в операторной форме
- •6.2.3. Операторные компонентные уравнения и схемы замещения идеализированных пассивных двухполюсников
- •1. Сопротивление
- •2. Емкость
- •3. Индуктивность
- •6.2.4.Порядок анализа переходных процессов операторным методом
- •6.4. Метод уравнений состояния
- •6.5. Переходная характеристика
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 7. Магнитное поле. Магнитные цепи
- •7.1. Общие вопросы
- •7.2. Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис
- •7.3. Две задачи расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными мдс
- •7.4. Катушка с ферромагнитным сердечником при гармонической намагничивающей силе
- •7.5.Пульсирующее и вращающиеся магнитные поля
- •7.5.1.Магнитное поле катушки с синусоидальным током
- •7.5.2.Круговое вращающееся магнитное поле двух- и трехфазной обмоток
- •Вопросы к теме
- •Тема 8. Электрические машины
- •8.1. Электрические трансформаторы
- •8.1.1. Общие сведения
- •8.1.2. Принцип действия электрического трансформатора
- •8.1.3.Мощность потерь в трансформаторе, к.П.Д.
- •8.1.4. Автотрансформатор
- •8.2 Общие сведения об электрических машинах
- •8.2.1. Синхронная машина переменного тока
- •8.2.2. Асинхронный двигатель
- •8.3.Машины постоянного тока
- •8.3.1 Общие понятия об устройстве машин постоянного тока и принципе их действия
- •8.3.2 Эдс обмотки якоря и электромагнитный момент
- •8.3.5. Классификация машин постоянного тока
- •8.3.6 Электрические двигатели постоянного тока
- •Из основного уравнения двигателя
- •Вопросы к теме
7. Смещению изображения на комплексной плоскости на комплексное число соответствует умножение оригинала на (теорема смещения):
8. Умножению
аргумента оригинала на постоянное число
соответствует
деление аргумента изображения и самого
изображения на это же число (теорема
изменения масштаба, теорема подобия):
9. Если изображение может быть представлено в виде отношения двух полиномов от p, не имеющих общих корней
причем
степень полинома
выше, чем степень полинома
,
а уравнение
не имеет кратных корней, то для перехода
от изображения к оригиналу можно
воспользоваться теоремой
разложения:
где
—корни
уравнения
Если
в уравнении
один корень равен нулю, то полином
можно представить в виде
,
а оригинал находят по формуле
(3.2)
Если
среди m
корней уравнения
имеется n
— вещественных
и
—
комплексных, то обозначив вещественные
корни через
(k=1,
2, … , n),
а комплексные — через
и положив
тогда
(3.3)
Теорема
разложения в сочетании с другими
свойствами преобразования Лапласа дает
возможность составить таблицы
оригиналов и изображений,
значительно облегчающие и ускоряющие
расчеты переходных процессов. Следует
отметить, что в ряде справочников
приведены таблицы преобразований
Лапласа–Карсона
которое отличается от преобразования
Лапласа только наличием множителя p.
6.2.2.Уравнения электрического равновесия цепи в операторной форме
При использовании преобразования Лапласа, каждому уравнению, входящему в систему уравнений электрического равновесия цепи, можно поставить в соответствие уравнение, составленное относительно операторных изображений токов и напряжений.
Вследствие
того, что изображение суммы функций
времени равно сумме изображений этих
функций, то для перехода от уравнений
баланса мгновенных значений токов и
напряжений ветвей к уравнениям баланса
операторных изображений токов и
напряжений достаточно заменить мгновенные
значения токов и напряжений их операторными
изображениями, т.е. первый закон Кирхгофа
в операторной форме
Если уравнения баланса напряжений формировались относительно мгновенных значений напряжений отдельных элементов, то в операторной форме уравнение второго закона Кирхгофа принимает вид
Эти уравнения будем называть уравнениями баланса токов и напряжений в операторной форме, а операторные изображения токов и напряжений — операторными токами и напряжениями.
аналогии
с рассмотренными ранее понятиями
комплексного входного сопротивления
и комплексной входной проводимости
вводят понятия операторного входного
сопротивления
и операторной входной проводимости
-
Операторным входным сопротивлением пассивного линейного двухполюсника называется отношение операторного напряжения на входе двухполюсника к операторному току при нулевых начальных условиях:
где
и
— операторные изображения тока и
напряжения на зажимах двухполюсника
при
и
нулевых начальных условиях
[1] .Величина, обратная , называется операторной входной проводимостью
