
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Метод эквивалентных преобразований
- •1.2. Метод наложения
- •1.3. Метод токов ветвей
- •1.4. Метод узловых напряжений
- •1.5. Метод контурных токов
- •1.6. Метод эквивалентоного генератора
- •2.1. Комплексные сопротивления и проводимости пассивных двухполюсников
- •2.2. Символический метод анализа гармонических колебаний в разветвленных цепях
- •3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРВОГО ПОРЯДКА. КОМПЛЕКСНЫЕ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ
- •3.1. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики пассивных четырехполюсников
- •3.2. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики активных RC-цепей
- •4.1. Параметры последовательного колебательного контура
- •4.2. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики последовательного колебательного контура
- •4.3. Частотные характеристики электронных аналогов последовательного колебательного контура
- •5.2. Характеристические параметры четырехполюсника
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. СИМВОЛИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Мгновенныезначениягармоническихколебанийизменяютсяпозакону s(t) Sm cos( t ) ,
где Sm – амплитуда колебаний – наибольшее по абсолютному значению отклонение колеблющейся величины;
2 f 2 / Т – угловая частота колебаний – число циклов колеба-
ний в интервале, равном 2 единицам времени;
T – период колебаний – наименьшее значение времени, после которого процесс полностью повторяется;
f 1Т – циклическая частота колебаний – число циклов колебаний
вединицу времени;
– начальная фаза колебаний, равна значению фазы колебаний
t в момент t = 0, может быть как положительной, так и отрица-
тельной вещественной безразмерной величиной.
Для анализа режима гармонических колебаний в линейных электрических цепях (ЛЭЦ) используется символический метод (метод комплексных амплитуд), основанный на замене операций над косинусоидальными функциями, описывающими колебания, операциями над комплексными числами, содержащими полную информацию о параметрах колебаний. Тогда при условии, что в любой ЛЭЦ все гармонические колебания имеют одну и ту же известную частоту ω, мгновенное значение колебания s(t) Sm cos( t ) можно заменить его комплексной амплитудой
Sm Sme j .
2.1. Комплексные сопротивления и проводимости пассивных двухполюсников
[1, с. 122–125; 2, с. 83–86]
Для линейного пассивного двухполюсника (рис. 2.1.1) в режиме гармонических колебаний мгновенные значения напряжения и тока на его входе имеют следующий вид:
u Um cos( t u ),
i Im cos( t i ).
45

Рис. 2.1.1 |
Рис. 2.1.2 |
При символическом методе анализа колебаний в пассивном двухполюснике (рис. 2.1.2) используются комплексные амплитуды напряжения
Um Ume j u и тока Im Ime j i . Отношение комплексных амплитуд на-
пряжения и тока на входе двухполюсника называется комплексным сопротивлением двухполюсника и обозначается
|
U |
1 |
|
|
Z ( j ) |
m |
|
|
, |
|
Υ( j ) |
|||
|
Im |
|
где Υ( j ) – комплексная проводимость двухполюсника.
Для пассивных элементов R, L, C выполняются следующие соотношения между комплексными амплитудами колебаний напряжения и тока:
ZR ( j ) UImR R ;
m
ZL ( j ) UmL j L;
Im
ZC ( j ) |
UmC |
|
1 |
|
j C |
||
|
Im |
|
|
Y |
( j ) |
|
Im |
|
|
|
1 |
G ; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
R |
|
UmR |
R |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Y |
|
( j ) |
Im |
|
1 |
j |
1 |
; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
L |
|
|
UmL |
j L |
|
|
|
L |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
j |
1 |
; Y |
|
( j ) |
Im |
|
|
j C . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
C |
C |
|
|
|
|
UmC |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
В задачах 2.1.0–2.1.7 рассчитайте комплексное сопротивление двухполюсника, если заданы мгновенные значения напряжения и тока на его входе. Нарисуйте схему и найдите параметры элементов простейшей последовательной цепи, имеющей такое комплексное сопротивление.
46
Таблица 2.1.1
Вариант |
Задано |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Задано |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
t |
|
|
, мА |
||||||||
|
i(t) 0,05cos |
|
|
|
|
|
|
|
, А |
|
i(t) 5cos 10 |
|
6 |
|
|||||||||||||||
2.1.0 |
|
|
t 25 |
|
2.1.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) 10cos |
|
|
|
|
, В |
||||||||||||||
|
u(t) 50cos 10 t |
|
20 |
|
|
104 t |
6 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
4 |
t |
|
|
|
|
, мА |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
i(t) 5cos 10 |
|
|
|
|
6 |
|
|
i(t) 0,1cos |
|
|
, А |
|||||||||||||||||
2.1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.3 |
10 |
t |
6 |
|
|||||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
u(t) 15cos 10 |
|
|
|
6 |
|
, В |
|
u(t) 20cos10 t, В |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, А |
|
i(t) 0,15cos 105t , А |
||||||||||||
|
i(t) 0,03cos 104 t |
4 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
2.1.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.5 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
u(t) 4,5cos |
|
5 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
t |
|
, В |
|
10 t |
4 |
, В |
||||||||||||||||||||
|
u(t) 12cos 10 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
4 |
|
t |
|
|
|
, мА |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
i(t) 1,1cos 10 |
|
|
|
|
6 |
|
|
i(t) 0,01cos(10 |
t |
75 |
|
), А |
||||||||||||||||
2.1.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.7 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
u(t) 20cos(105 t 30 ), В |
|||||||||||||||
|
u(t) 5,5cos |
|
|
|
|
t |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
10 |
|
|
2 |
, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В задачах 2.1.8–2.1.15 рассчитайте комплексную проводимость двухполюсника, если заданы мгновенные значения напряжения и тока на его входе. Нарисуйте схему и найдите параметры элементов простейшей параллельной цепи, имеющей такую комплексную проводимость.
Таблица 2.1.2
Вариант |
Задано |
|
|
|
Вариант |
Задано |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
4 |
t |
|
|
i(t) 0,01cos |
|
5 |
t |
|
|
||||
|
i(t) 8cos 10 |
|
|
|
, мА |
|
10 |
|
6 |
, А |
||||||
2.1.8 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2.1.9 |
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|||||||
|
t |
|
|
|
||||||||||||
|
u(t) cos 10 |
|
|
4 |
, В |
|
u(t) 5cos 10 t |
, В |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
||||
2.1.10 |
i(t) 5cos(105 t 88 ), А |
2.1.11 |
i(t) 0,17cos(104 t 124 ), А |
|||||||||||||
u(t) 50cos(105 t 148 ), В |
u(t) 34cos(104 t |
154 ), В |
||||||||||||||
|
|
47
Окончание табл. 2.1.2
Вариант |
Задано |
|
|
|
Вариант |
Задано |
|
||||
|
|
|
|
||||||||
2.1.12 |
i(t) 20cos(105 t 20 ), мА |
2.1.13 |
i(t) 15cos(104 t 30 ), мА |
||||||||
u(t) 80cos(105 t |
65 ), В |
u(t) 30cos(104 t 60 ), В |
|||||||||
|
|
||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
5 |
t |
|
|
|
i(t) 0,04cos(10 |
t 30 |
|
), А |
|
i(t) 40cos 10 |
|
, мА |
|||
2.1.14 |
|
|
2.1.15 |
|
|
|
2 |
||||
u(t) 40cos(105 t |
30 ), В |
|
5 |
|
|||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
u(t) 10cos 10 |
t |
, В |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
В задачах 2.1.16–2.1.25 нарисуйте схему и рассчитайте параметры элементов простейшей последовательной цепи, имеющей заданное комплексное сопротивление двухполюсника. Найдите ток i(t) на его входе.
Таблица 2.1.3
Вариант |
|
Задано |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
Задано |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2.1.16 |
Z ( j ) 103 e j45 |
, Ом |
2.1.17 |
Z ( j ) 10e j30 |
, кОм |
|||||||||||||||||||||
u(t) 10cos(104 t 20 ), В |
u(t) 20 cos(104 t 40 ), В |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
2.1.18 |
Z ( j ) 120e j60 |
, Ом |
2.1.19 |
Z ( j ) |
360e j45 |
, Ом |
||||||||||||||||||||
u(t) 12 cos(104 t 50 ), В |
u(t) 18cos(104 t 35 ), В |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z ( j ) 3,4e |
j |
|
, Ом |
|||||||||||
2.1.20 |
Z ( j ) 3 103 e j30 , Ом |
2.1.21 |
|
|
4 |
|||||||||||||||||||||
u(t) 15cos(104 t 75 ), В |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
u(t) 17cos(10 |
t |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
), В |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.22 |
Z ( j ) |
3,5e |
3 , кОм |
2.1.23 |
Z ( j ) 4,8e |
4 |
, кОм |
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
u(t) 35 cos(104 t |
|
|
|
u(t) 24 cos(104 t |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
), В |
|
), В |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
||||||
|
Z ( j ) 100e j |
|
|
|
|
|
|
|
|
600e j60 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
, Ом |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
2.1.24 |
6 |
2.1.25 |
Z ( j ) |
, Ом |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
u(t) 30cos(104 t 75 ), В |
|||||||||||||||
|
u(t) 50cos(10 |
t |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
), В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48