![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Лекции по электротехнике и электронике
- •Содержание
- •Предисловие
- •Лекция 1 основные понятия электротехники Электрические заряды
- •Электрический ток
- •Электрическая цепь
- •Источники электрической энергии
- •Потребители электрической энергии
- •Электрическая схема и её элементы
- •Закон Ома
- •Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для активного участка цепи
- •Закон Ома в дифференциальной форме
- •Параллельное соединение резисторов
- •Соединение треугольником и звездой
- •Лекция 3 Законы токораспределения в электрических цепях Распределение тока в параллельных ветвях
- •Законы Кирхгофа в электротехнике
- •Первый закон Кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •Применение законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
- •Электрическая мощность и баланс мощностей
- •Баланс мощностей
- •Лекция 4 электрические цепи синусоидального тока Принцип получения гармонически изменяющегося тока
- •Представление гармонических колебаний вращением вектора на комплексной плоскости
- •Опережение и отставание гармонических колебаний
- •Понятие комплексных амплитуд
- •Принцип расчета цепей переменного тока
- •Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока
- •Закон Ома для цепей переменного тока
- •Переход от алгебраической формы к показательной для производства деления был рассмотрен в разделе «Представление гармонических колебаний вращением вектора на комплексной плоскости»
- •Векторная диаграмма напряжений
- •Мощности в цепи переменного тока
- •Активная мощность
- •Реактивная мощность
- •Полная мощность
- •Треугольник мощностей
- •Баланс мощностей
- •Заключение
- •Лекция 5 Основные понятия радиоэлектроники Диэлектрики, полупроводники и проводники
- •Энергетические состояния электронов в твёрдых телах
- •Электропроводность полупроводников
- •Полупроводниковый p-n- переход
- •Лекция 6 полупроводниковые диоды
- •Выпрямительные диоды
- •Стабилитроны
- •Туннельные диоды
- •Диоды Шоттки
- •Варикапы
- •Фотодиоды
- •Светодиоды
- •Другие типы диодов
- •Лекция 7 транзисторы
- •Биполярные транзисторы
- •Устройство и принцип действия биполярного транзистора
- •Схемы включения биполярного транзистора
- •Статические характеристики транзистора
- •Полевые транзисторы
- •Полевые транзисторы с управляющим р-n- переходом
- •Вольт-амперные характеристики полевого транзистора с р-п- переходом и каналом п- типа
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •Статические характеристики мдп - транзисторов
- •Область применения
- •Основные схемы включения полевых транзисторов
- •Лекция 8 нелинейные цепи и их расчет
- •Расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.
- •Лекция 9 Аналоговые устройства электроники
- •Источники питания электронных устройств. Выпрямители переменного тока и стабилизаторы
- •Двухполупериодная схема выпрямления.
- •Частотные электрические фильтры
- •Усилители электрических сигналов
- •Специальные виды усилителей
- •Генераторы сигналов Генераторы гармонических колебаний
- •Генераторы сигналов специальной формы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Закон коммутации
- •Характеристики переходного процесса
- •Интегрирующие и дифференцирующие цепи
- •Мультивибратор
- •Переходные процессы в цепи, содержащей rlc
- •Лекция 10 резонанс в электрических цепях и беспроводная связь
- •Принципы беспроводной связи
- •Лекция 11 Цифровая электроника
- •Электронные ключи
- •Логические схемы
- •Счётчики
- •Регистры
- •Делители числа входных импульсов
- •Генераторы и формирователи импульсов
- •Лекция 12 пакетная передача даных Структура пакета
- •Передача данных в сети интернет
- •Сотовая связь
- •Методы обнаружения ошибок
- •Проверка на четность/нечетность
- •Метод полиномиальных кодов
- •Заключение
- •Дополнительная литература
Переходные процессы в электрических цепях
В электрических цепях переходные процессы начинаются, когда в цепи что-то включается или отключается, то есть происходит коммутация, и начинается переход в новый режим работы. Переходный режим это нестационарный режим и его параметры зависят от времени и, следовательно, описывается этот режим дифференциальными уравнениями, а ограничивается Законом коммутации. Закон коммутации это третий основополагающий закон электротехники вместе с законом Ома и законами Кирхгофа.
Закон коммутации
Закон коммутации гласит: ток в индуктивности и напряжение на ёмкости в момент коммутации не могут измениться скачком. То есть в момент времени t = 0 (момент коммутации) они должны быть равны значению до коммутации. Это вытекает из энергии, которая накапливается в ёмкости или индуктивности.
WL=
WC=
Если ток в индуктивности L измениться скачком, то есть за время равное нулю, то и энергия должна измениться скачком, а это бесконечно большая мощность, что реально не возможно. То же касается напряжения на ёмкости.
Характеристики переходного процесса
Решение дифференциального уравнения, описывающее переходный процесс в цепи первого порядка, содержащей только одну ёмкость или только одну индуктивность показывает, что изменение значений переходных токов и напряжений во времени происходит по экспоненте, стремящейся к конкретному значению. Решение дифференциального уравнения имеет вид (смотри курс математики: решение дифференциальных уравнений первого порядка)
Где iУ – частное решение, или новое установившееся значение тока (то есть, чем закончится переходный процесс)
iсв – общее решение, или свободный ток переходного процесса, показывает как будет проходить процесс;
А – постоянная интегрирования.
Рисунок 50 Переходный процесс в цепи RL
Как видно из приведённых графиков переходный ток i в индуктивности до коммутации был равен нулю (ключ разомкнут), затем плавно нарастает (рисунок 50б), что согласуется с законом коммутации – скачка нет. Напряжение на индуктивности законом коммутации не ограничивается и делает скачёк (рисунок 50в).
Показатель степени экспоненты (- t/τ) показывает скорость её изменения, τ=L/R называется постоянная времени переходного процесса (очень важный параметр). Считается, что время протекания переходного процесса составляет (3-5)τ, а значение переходной величины при t=τ составляет (всегда) 63% от нового принуждённого значения.
То же касается зарядки и разрядки ёмкости.
Рисунок 51 Переходный процесс в цепи RC
Как видно из приведённых графиков
переходное напряжение на ёмкости uс
до коммутации было равно нулю (ёмкость
до коммутации не была заряжена), затем
плавно нарастает (рисунок 51б), что
согласуется с законом коммутации –
скачка нет. Ток через ёмкость законом
коммутации не ограничивается и делает
скачёк до
(рисунок
51б). Постоянная времени цепи τ=RC.
Из графика изменения тока можно сделать
вывод (основываясь на законе Ома), что
сопротивление ёмкости за время
переходного процесса меняется от нуля
при t=0 до бесконечности при t=5τ, при
условии, что ёмкость до коммутации
заряда не имела.
Аналогично для сопротивления индуктивности. При t=0 оно равно бесконечности, а при t=5τ равно нулю. Индуктивность постоянному току сопротивления не оказывает.
Закон Ома для нестационарного режима
UL(t)=L
напряжение
на индуктивности пропорционально
скорости изменения тока в индуктивности
IC(t)=C
ток
через ёмкость пропорционален скорости
изменения напряжения на ёмкости
UR(t)=I(t)R напряжение на резисторе повторяет форму изменения тока, то есть на резисторе переходного процесса нет.