- •Оглавление
- •ТеориЯ электрических цепей часть 1
- •1. Введение
- •1. Представление о дисциплине тэц (отц)
- •2. Федеральный Образовательный стандарт дисциплины тэц
- •4. Метод контурных токов.
- •I(t) – мгновенное значение тока, меняющегося во времени, I – постоянный ток
- •2. Основные Понятия и определения в тэц
- •2.1. Классификация цепей, режимы их работы
- •2.2. Основные электрические величины
- •2.3. Основные элементы эц
- •Пассивные элементы
- •Резистивный элемент (резистор)
- •Индуктивный элемент (индуктивность)
- •Емкостный элемент (емкость)
- •2.4. Модель и схема эц
- •Р еальный резистор
- •2) Катушка индуктивности - аналогично рассматривают и процессы здесь.
- •3 ) Конденсатор
- •Схемы замещения реальных источников электрической энергии
- •2.5. Основные топологические понятия и параметры эц
- •2.6. Законы Кирхгофа
- •3. Анализ режима гармонического тока в линейных электрических цепях
- •3.1. Основные понятия гармонического тока и напряжения
- •3.2. Оценка гармонического тока (напряжения)
- •3.3. Векторное и комплексное представление гармонических функций
- •1) Можно графически, но это трудоемко и неудобно.
- •2) Можно применить векторную математику.
- •§4. Законы Кирхгофа в комплексной форме
- •§5. Анализ режима гармонического тока в пассивных элементах
- •§6. Анализ последовательных r, l, c – цепей при гармоническом
- •2. Анализ последовательной rc-цепи
- •Анализ последовательной rlc-цепи при гармоническом воздействии
- •. Здесь .
- •C учетом rk
- •4. Основные принципы и теоремы и методы расчета в теории цепей §1. Метод токов ветвей (мтв)
- •§2. Принцип и метод наложения в теории цепей.
- •1) Оставляем только источник е1, остальные исключаем (источник тока- разрыв, источники эдс – перемычка)
- •3) Аналогично
- •§3. Метод контурных токов
- •1. Недостатки мтв
- •2. Основы мкт
- •3. Определение числа уравнений и выбор контуров для мкт
- •4. Пример использования
- •6. Применение мкт
- •§4. Метод узловых напряжений (мун)
- •1. Основы мун
- •4. Стандартная общая форма записи уравнений по мун (со сменой знаков)
- •§5. Принцип дуальности в тэц
- •1. Введение
- •1 Закон Кирхгофа 2 закон Кирхгофа
- •§6. Теоремы об эквивалентных источниках или генераторах (Теорема об автономном двухполюснике)
- •1)В первом случае получим вместо активной цепи пассивизированную цепь (без внутренних источников):
- •2) Поставим задачу, чтобы .
- •Для нахождения размыкают ветвь и находят , заменяя в лаэц источники напряжения – перемычками, источники тока – разрывом.
- •Примеры Применим мэин для нахождения тока i5
- •Рассмотрим схему для нахождения Uxx
- •, Тогда Расчет электрических цепей с управляемыми источниками
- •7. Мощность в цепи переменного тока
- •4. Мощность на участке электрической цепи
- •5. Комплексная мощность
- •6. Баланс мощностей
- •7. Условия передачи максимума активной мощности источника в нагрузку
- •Параллельные rlc - цепи
- •5. Электрические цепи с взаимно индуктивными связями и методы их расчета
- •§1. Основные понятия о взаимной индукции
- •Да, если токи постоянные и проводники неподвижны.
- •Можно заэкранировать проводники.
- •Можно разместить проводники перпендикулярно.
- •§2. Последовательное и параллельное соединения индуктивно связанных элементов
- •1. Последовательное соединение
- •2. Параллельное соединение
- •§3. Электрический трансформатор
- •1. Идеальный трансформатор
- •2. Уравнения и схемы замещения реального трансформатора (двухобмоточного, без ферромагнитного сердечника)
- •3. Входное сопротивление реального трансформатора
- •§4. Развязка индуктивных (магнитных связей)
- •Составление т-образной схемы
- •§5. Автотрансформатор
- •§6. Общие методы расчета цепей с взаимными индуктивными элементами
- •6. Резонансные явления и колебательные контуры в электрических цепях
- •§1. Понятие о резонансе в эц
- •§2. Последовательный колебательный контур
- •2. Частотные характеристики последовательного контура
- •4. Виды расстроек колебательного контура
- •5. Комплексные передаточные функции (комплексные частотные характеристики)
- •6. Влияние внешних сопротивлений на избирательность контура (на добротность и полосу пропускания)
- •1) Влияние внутреннего сопротивления источника
- •2) Влияние сопротивления нагрузки
- •§3. Параллельный колебательный контур
- •1. Идеализированный контур
- •Реальный параллельный контур
- •3. Частотные зависимости
- •Графики частотных зависимостей напряжения на параллельном контуре
- •§4. Сложные колебательные контуры
- •1. Контур с двумя индуктивностями
- •2. Контур с двумя емкостями
- •§5. Связанные колебательные контуры
- •Слабая связь . В этом случае в знаменателе можно пренебречь величиной (kQ)2 по сравнению с единицей .
- •Анализ частотных характеристик связанных контуров
- •3. Практическое применение
- •7. Трехфазные электрические цепи
- •Схемы соединения трехфазных систем
- •Соединение в звезду
- •С оединение в треугольник
- •8. Нелинейные электрические цепи
- •Нелинейные резистивные элементы (нрэ)
- •1) Статическим сопротивлением в некоторой точке
- •2 ) Дифференциальным сопротивлением .
- •2. Расчет цепей с нелинейными резистивными элементами
- •1) Последовательное соединение
- •2) Параллельное соединение
- •4) Сложное соединение с одним нелинейным элементом
- •Аппроксимация характеристик нелинейных элементов
Реальный параллельный контур
Схема замещения:
Условие
резонанса:
Условие
приближения к идеальному контуру:
Резонансное сопротивление:
Векторная диаграмма:
3. Частотные зависимости
М
гновенное
значение гармонического напряжения
.
Из
этого следует, что при I=const
действующее напряжение на контуре и
амплитудное будет повторять зависимость
величины
Z
от
(f)
.
П=ω2 – ω1 Здесь полоса пропускания определяется по уровню 0,707 от максимального значения напряжения на контуре и обобщенная расстройка на границах равна - ,+1.
При резонансе (=0) Х=0. Зависимость Х от показана ниже . Параллельный колебательный контур на частоте ниже резонансной (<0) ведет себя как некоторая индуктивность (Х>0), на частоте выше резонансной (>0) – некоторая емкость (Х<0).
Здесь
, R=Re(Z),
X=Im(Z).
4. Влияние внешних сопротивлений на избирательность контура
1) Влияние внутреннего сопротивления источника
- резонансное
сопротивление уменьшается.
- эквивалентная
добротность уменьшается. Избирательные
свойства контура ухудшаются, он слабее
подавляет помехи.
Коэффициент
подавления помехи: можно определять и
так
, UP(Э)=I۰RP(Э),
- увеличивается с уменьшением QЭИ
и
КПП
↓.
2) Влияние сопротивления нагрузки
Избирательные свойства ухудшаются, К ПП ↓..
3) Влияние внутреннего сопротивления источника и сопротивления нагрузки
и К ПП ↓.
Вывод: Для того, чтобы не ухудшались избирательные свойства контура, необходимо, чтобы RИ, RН>>RР. Либо надо заранее делать контур с большой добротностью.
Пример расчета параллельного контура в Mathcad
Гц
Графики частотных зависимостей напряжения на параллельном контуре
Схема исследования параллельного контура в EWB
§4. Сложные колебательные контуры
На практике часто используются сложные параллельные контуры для уменьшения резонансного сопротивления, которое в простых контурах достигает десятков и даже сотен килоом, резонансная частота при этом не изменяется.
.
На частотах, близких к частоте
,
реактивные сопротивления правой и левой
ветвей примерно равны и противоположны
по знаку
,
где X12р
–
сопротивление любой ветви на частоте
резонанса. Введем понятие –
коэффициент включения р.
, где
.
Тогда
для контура а
, для контура б
,
а сопротивление сложного контура
на частоте резонанса
. Коэффициент включения
,
поэтому
.
Индуктивность простого параллельного
контура L
разделяют на две части, чтобы получить
нужный коэффициент включения и
,и при этом не изменить резонансную
частоту (вариант а).
Вариант б
сложнее использовать практически.
1. Контур с двумя индуктивностями
L2
и C
соединены последовательно
может
быть резонанс напряжений; L1
и C
соединены параллельно
может
быть резонанс токов.
Условие резонанса
напряжений:
Условие
резонанса токов:
При ω=0 Z(0)=0, При ω= ωРТ Z(ωРТ)= ∞ (≈RРЕЗ,) при ω→∞ Z(∞)→∞
