22. В чем состоит особенность расчета цепей с постоянными магнитами?
РАЗДЕЛ 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО И НЕСИНУСОИДАЛЬ-
НОГО ТОКА
Параметры синусоидального процесса: амплитуда, угловая частота, начальная фаза. Мгновенное, действующее и среднее значение переменного тока. Элементы электрических цепей переменного тока: активное сопротивление, катушка индуктивности, конденсатор, соотношение между мгновенным током и напряжением самоиндукции, ее учет при появлении напряжения на индуктивной катушке.
Активное, реактивное и полное сопротивление цепи синусоидальному току. Мгновенная мощность в цепи переменного тока. Активная, реактивная и полная мощность. Треугольник сопротивлений и мощностей. Измерение мощности при помощи ваттметра. Расчет простых цепей синусоидального тока по действующим значениям.
Изображение синусоидального процесса комплексным вращающимся вектором. Комплексное сопротивление и проводимость. Законы Кирхгофа в символической форме. Символический метод анализа разветвленных цепей синусоидального тока. Особенности применения символического метода в индуктивно-связанных цепях.
Векторные и топографические диаграммы. Понятие о трехфазных цепях. Резонансные явления: резонанс напряжений в последовательном LC- контуре ,
условия резонанса, векторная диаграмма.
Резонанс токов в параллельном LC- контуре , условия резонанса и векторная диаграмма. Понятие резонансной частоты, добротности и волнового сопротивления контура. Частотные свойства цепей. Четырехполюсники.
Разложение периодической кривой в ряд Фурье. Разложение функции, заданной непрерывно и конечным количеством отсчетов: дискретное преобразование Фурье. Расчет цепей при несинусоидальных токах. Понятие об электрических фильтрах.
Методические указания к разделу 2
Литература : [ 1 ] с. 58...108, с. 141-159, с. 159...180;
[ 3 ] с. 70...202, с. 425...466, с. 213...221, с. 230...253.
В теории цепей переменного тока основным является следующее: законы Кирхгофа, поведение пассивных элементов r, L и C в цепи с идеальным источником э.д.с. Явление взаимной индукции.
Важным является освоение символического (комплексного) метода расчета цепей синусоидального тока. Построение векторных и топографических диаграмм.
Особое значение имеет понимание возникновения резонансных явлений в последовательном и параллельном LC контурах.
Следует изучить теорию и методы расчета цепей посредством четырехполюсников.
Многофазные цепи -суть их образования. Соотношение в трехфазных цепях. Мощность трехфазной нагрузки. Соединение обмоток источника многофазных э.д.с. и нагрузок звездой и треугольником.
Для расчета цепи с несинусоидальными источниками э.д.с. и тока важным является разложение периодической э.д.с. в ряд Фурье дискретным методом. Важно представлять, что при расчете линейных цепей с несинусоидальным источником э.д.с используется метод наложения: токи определяются от каждой гармоники э.д.с. отдельно символическим методом, затем от символического изображения тока переходят к мгновенным значениям, затем токи складываются алгебраически и решение получают в форме гармонического ряда Фурье.
Контрольные вопросы по разделу 2
1. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.
2. Каковы соотношения между амплитудным, действующим и средним значением синусоидального тока или напряжения?
3. Как определить сдвиг по фазе между напряжением и током для активного, реактивно-индуктивного и реактивно-емкостного сопротивлений?
4. Порядок составления уравнений по законам Кирхгофа для цепей с индуктивными связями, как осуществляется развязка индуктивных связей, как учитывается мощность, переносимая через индуктивные связи?
5. Что такое треугольник сопротивлений и мощностей, как изобразить их?
6. Как изобразить вращающимся комплексным вектором синусоидальный ток?
7. Как осуществляется переход от синусоидального тока или напряжения к комплексным изображениям? Как осуществляется переход от комплексных действующих значений тока и напряжения к их мгновенным значениям.
8. Как определить разность начальных фаз для тока и напряжения для элемента цепи?
9. Что такое векторная и топографическая диаграмма? Каково их значение?
10. Поясните правило развязки индуктивных связей.
11. Как учесть в уравнении баланса мощностей переносимые мощности за счет индуктивной связи ветвей цепи?
12. Дайте определение и граничные условия резонанса в последовательном и параллельном LC- контурах?
13. Что такое собственная резонансная частота и добротность контура, полоса пропускания LC -контура, его частотная характеристика?
14. Запишите уравнения пассивного четырехполюсника в Z- форме, А- форме, Y- форме и в гибридной форме.
15. Что такое входные и характеристические сопротивления четырехполюсника?
16. Что такое коэффициент передачи четырехполюсника, какими составляющими он характеризуется и в каких единицах они измеряются?
17. Каскадное, последовательное и параллельное включение четырехполюсников.
18. Как определить коэффициенты четырехполюсника для Т- образной и
П- образной схем замещения?
19. Что называется симметричной многофазной системой э.д.с.?
20. Каковы соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении фаз Y и D?
21. Как определить напряжение смещения нейтрали нагрузки при соединении обмотки генератора и нагрузки в Y?
РАЗДЕЛ 3. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ
Законы коммутации, начальные условия, порядок определения независимых и зависимых начальных условий. Принужденные и свободные составляющие переходного процесса. Классический метод анализа переходных процессов в цепях с одним реактивным элементом. Постоянная времени.
Классический метод анализа переходных процессов в цепях с двумя реактивными элементами: случай апериодического и колебательного процессов. Порядок составления характеристического уравнения и определения постоянных интегрирования в задачах второго порядка. Особенности применения классического метода в цепях более высокого порядка.
Преобразования Лапласа. Операторные сопротивления и внутренние э.д.с. Переход от операторного изображения к оригиналу. Законы Кирхгофа в операторной форме. Операторный метод анализа переходных процессов в разветвленных цепях. Понятие передаточной функции цепи.
Типовые воздействия на цепь: единичная ступенчатая функция и импульсная б- функция. Реакция цепи на типовые воздействия : переходная и импульсная переходные функции. Интеграл Дюамеля. Анализ реакции цепи на произвольное воздействие с помощью Дюамеля. Связь между переходными и передаточными функциями. Интеграл Фурье. Частотный метод анализа переходных процессов. Понятие о дискретных цепях, Z - преобразование.
Методические указания к разделу 3
Литература : [ 1 ] с. 180...266 , [ 3 ] с. 268...362.
К основным вопросам раздела относятся следующие: классический метод анализа переходных процессов и операторный.
Общими положениями этих методов являются: законы коммутации и начальные условия.
Важно освоить алгоритмы анализа классическим и операторным методом переходных процессов в линейных цепях.
В классическом методе последовательность анализа следующая : определение начальных независимых условий до коммутации, нахождение установившихся переменных, составление характеристического уравнения, определение зависимых начальных условий, вычисление постоянных интегрирования.
В операторном методе - составление эквивалентной операторной схемы с учетом внутренних э.д.с., составление уравнений для операторных токов по законам Кирхгофа в операторной форме, решение этих уравнений относитель-но искомых операторных переменных , приведение решения к рациональной дроби вида N(р)/M(р). Переход от операторного выражения переменной к ее оригиналу по формуле разложения или по таблицам соответствия.
Анализ переходных процессов в цепи при подаче импульса напряжения в произвольной форме в классическом методе реализуется посредством применения интеграла Дюамеля.
Иметь представление о частотном методе анализа переходных процессов через связь между преобразованием по Лапласу и Фурье.
Контрольные вопросы по разделу 3
1. Сформулируйте законы коммутации.
2. Что такое независимые и зависимые начальные условия и как их определить?
3. Последовательность расчета переходных процессов классическим методом.
4. Как определить характер переходного процесса по корням характеристического уравнения: апериодический или колебательный?
5. Как определить принужденные и свободные составляющие переменные переходного процесса?
6. Как определить постоянные интегрирования?
7. В каком случае можно получить характеристические уравнения по входному сопротивлению цепи?
8. Последовательность анализа переходного процесса при подаче в цепь импульса сложной формы.
9. Последовательность анализа переходных процессов операторным методом.
10. Правила перехода от операторного изображения переменной к ее оригиналу.
11. Особенности анализа п.п. операторным методом в случае действия в цепи синусоидальной э.д.с.
12. Что такое спектральная плотность функции и как ее получить по ее операторному изображению?
13. Как получить амплитудно-фазовые частотные характеристики функции?
РАЗДЕЛ 4. ЦЕПИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Однородная линия с распределенными параметрами, первичные параметры линии.
Дифференциальные уравнения для мгновенных значений и в символической форме. Решения для гармонических сигналов: падающие и отраженные волны. Волновое сопротивление и постоянная распространения.
Уравнения линии как четырехполюсника. Линии без потерь. Входное сопротивление линии в режимах к.з. и х.х., согласованной и несогласованной нагрузки. Способы согласования линии и нагрузки: согласование с помощью четвертьволнового трансформатора, согласование линии с помощью шлейфа.