ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Ю. К. Шлык., Г. С. Кречина

Курс лекций

по теории электрических

цепей

Часть 2

Тюмень 2007

УДК 621.3

Шлык Ю. К., Кречина Г. С. Курс лекций по теории электрических цепей. Часть 2. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. – 120 с.

Изложены методы расчета переходных процессов в линейных цепях при постоянных, синусоидальных и несинусоидальных источниках напряжения. В достаточном объеме дана теория четырехполюсников и линий с распределенными параметрами, а также теория нелинейных цепей при постоянных и синусоидальных источниках напряжения. Все основополагающие научные позиции, изложенные в пособии, подтверждены конкретными практическими расчетами.

Книга предназначена для студентов электроэнергетических специальностей вуза.

Ил. 100, библиогр. 6 назв.

Авторы выражают благодарность Пискуну И. И. за подготовку рукописи к изданию.

Рецензенты:

В. П. Фрайштетер – к.т.н., зав.электротехническим отделом ОАО «Гипротюменнефтегаз»;

Д. М. Червяков – к.т.н., доцент кафедры электроэнергетики Тюменского государственного нефтегазового университета

ISBN 5-88465 © Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный

нефтегазовый университет», 2007

1. Переходные процессы в линейных электрических цепях

Все предыдущие исследования электрических цепей касались установившихся режимов их работы, когда токи и напряжения были либо постоянны, либо менялись по заданному гармоническому закону. Однако, кроме названных режимов, характеризующих устойчивое стационарное состояние цепи, существуют режимы, которые можно назвать обобщенным понятием, как переходные режимы, или переходные процессы. Они возникают в результате различного рода отклонений и включений участков цепи, коротких замыканий, резкого изменения параметров и т.д. Все эти изменения носят название коммутации. Во всех расчетах переходных процессов будем считать, что коммутация происходит мгновенно, без искрообразования, причем момент времени непосредственно перед коммутацией обозначают t(-0), а сразу после коммутации t(+0)=t(0). Хотя, строго говоря, это не совсем так (например, отключение катушки индуктивности от цепи либо закорачивание конденсатора). После коммутации в цепи возникает переходный процесс, который теоретически длится бесконечно долго. Однако фактически время переходного процесса достаточно мало. Тем не менее изучение переходных процессов важно, так как даёт возможность выявить превышения напряжения на отдельных участках цепи, опасные для изоляции установок, увеличение амплитуд токов, которые могут многократно превышать амплитуду тока установившегося режима. С физической точки зрения, переходные процессы в цепях обусловлены наличием емкостей и индуктивностей, способных аккумулировать энергию электрического и магнитного полей. Если бы цепь не содержала указанных элементов и состояла бы только из активных сопротивлений, то переход её из одного стационарного состояния в другое происходил бы мгновенно. В реальности это не происходит ввиду того, что энергии электрических и магнитных полей, запасенных в L и C, не могут измениться скачком.

Переходные процессы, связанные с изменением топологии цепи или различными коммутациями пассивных элементов, присущи в основном устройствам производства, передачи и преобразования электрической энергии. Исследование переходных процессов является важной задачей в таких науках, как электроэнергетика, автоматика.