- •Оглавление
- •1 .Электрическая цепь. Идеальные элементы электрических цепей и их свойства.
- •2 Схема электрической цепи. Топология. Матрицы соединений.
- •Уравнения Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений.
- •II Закон Кирхгофа
- •I закон Кирхгофа
- •II закон Кирхгофа
- •5. Расчет простых цепей при постоянных токах и напряжениях. Эквивалентные преобразования пассивных и активных двухполюсников.
- •7. Уравнения равновесия для обобщенной ветви.
- •8. Принцип наложения и его применение при анализе цепей.
- •9. Баланс мощностей и потенциальная диаграмма в цепях постоянного тока.
- •6 .Метод эквивалентного генератора.
- •10.Синусоидальные токи и напряжения, из изображения векторами и комплексными числами.
- •11. Двухполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Расчет цепей при различных соединениях двухполюсников. Векторные диаграммы.
- •I. Последовательное соединение двухполюсников (рис. 4-14)
- •II. Параллельное соединение двухполюсников (рис. 4-16).
- •III. Смешанное соединение
- •12. Активная, реактивная и полная мощность в цепях синусоидальных токов. Мгновенное значение мощности. Измерение мощности.
- •Мгновенное значение мощности.
- •13. Комплексный метод расчета при последовательно-параллельном соединении двухполюсников. Построение векторной диаграммы.
- •14. Матричная запись уравнений Кирхгофа и Ома для сложных цепей.
- •15. Метод узловых потенциалов. Вывод уравнений.
- •16. Система уравнений по методу контурных токов.
- •17. Уравнения по методу сечений для обобщенной модели двухполюсника.
- •18. Резонанс напряжений, частотные характеристики.
- •19. Резонансные явления в сложных цепях без потерь. Частотные характеристики.
- •Частотные свойства параллельного контура
- •1.Параллельное соединение glc.
- •20. Расчет электрических цепей при несинусоидальных периодических токах и напряжениях.
- •21.Активная мощность при несинусоидальных периодических токах и напряжениях.
- •22.Измерения при несинусоидальных периодических токах и напряжениях приборами различных систем.
- •23.Уравнения четырехполюсников.
- •24.Эквивалентные схемы четырехполюсников.
- •25.Экспериментальное определение параметров четырехполюсников при синусоидальных токах и напряжениях.
- •26.Последовательное соединение четырехполюсников. Регулярность.
- •27.Параллельное соединение четырехполюсников. Регулярность.
- •28.Смешанное соединение четырехполюсников. Регулярность.
- •1. Одноэлементный (последовательный) четырехполюсник (рис. 8-14).
- •30.Понятие об активном четырехполюснике.
- •31.Характеристические параметры четырехполюсника. Затухание.
- •32 .Круговые диаграммы для простых схем. Порядок построения круговой диаграммы в общем случае.
10.Синусоидальные токи и напряжения, из изображения векторами и комплексными числами.
Синусоидальный сигнал - это периодические, изменяющиеся во времени ток, напряжение или ЭДС.
,
,
,
;
;
-
соответствующие амплитудные значения
-
круговая частота,
f-
частота, T -
период,
;
;
-
начальные фазы функции.
Изображение
синусоидальной функции в виде вращающегося
с угловой скоростью
вектора
заложено в самом определении синуса
как ординаты конца радиуса окружности
единичного радиуса, проведенной через
начало координат.

Рис. 4-2
На
рис. 4-2 изображены две синусоидальные
функции
и
одинаковой
частоты. Слева проведены (из одного
центра) две окружности радиусом
и
,
и обозначены вращающиеся с угловой
скоростью
два
вектора с учетом начальных фаз
и
.
Угол между ними равен
.
Принято
0,
если
.
Если подразумевать, что вектора вращаются
с угловой скоростью
,
то они содержат всю информацию о
синусоидальных функциях
и
-
их величины равны
и
,
а начальные фазы -
и
.
Изобразив
не величины
и
,
а
,
,
получим векторную диаграмму, т.е.
относительное расположение векторов
и
,
которое сохраняет угол
не
зависимо от конкретного значенияt.
Это называется векторной
диаграммой.
Перенесем вектора на комплексную плоскость (рис. 4-3).

Рис. 4-3
Если
иметь в виду, что оператор
означает
поворот вектора на комплексной плоскости
на угол
против
часовой стрелки, то получим для тока
,
где
,
вектор
полностью
сохраняет информацию о синусоидальной
функции
:
-
амплитуда,
-
начальная фаза. Это обычно записывается:
.
Множитель
можно
опускать т.к. эти вектора будут применяться
в законах Ома и Кирхгофа (и их комбинациях),
и он содержится как в левой, так и в
правой части уравнений и в результате
сокращения просто излишен.
В тригонометрической форме:
,
поэтому
для обратного перехода от комплексного
изображения к функции времени достаточно
с учетом
и
взять
коэффициент при мнимой части комплексного
изображения.
Практически применяются комплексные изображения в различных формах:
-
алгебраическая,
-
тригонометрическая,
-
показательная, где
;
.
Иногда применяют условную запись:
.
Вспомним операцию дифференцирования:
,
с учетом того, что
![]()
получим
,
т.е.
изображению производной на комплексной
плоскости соответствует умножение
на
.
Аналогично
интегрированию в области изображений
соответствует деление на ![]()
.
Эти обстоятельства приводят к алгебраизации интегро-дифференциальных уравнений.
Решим для примера задачу нахождения тока в схеме (рис. 4-4) с применением разного математического аппарата.

Рис. 4-4
1. Непосредственное интегрирование.
Интегро-дифференциальное уравнение
.
Приняв
,
получим:
,
т.к. в правой части уравнения синусоидальная функция надо потребовать
,
.
Дальнейшие преобразования:
,
где
;
;
;
.
Из этого уравнения вытекает:
;
;
.
Следовательно,
,
если
(выбор
начала отсчета времени), то
-
задача решена.
-
имеет размерность сопротивления.
R - активное сопротивление.
-
реактивное сопротивление.
и
-
соответственно индуктивное и емкостное
сопротивления.
-
сдвиг по фазе между напряжением и током.
Если
,
то
-
ток отстает от напряжения по фазе.
Если
,
то
-
ток опережает напряжение по фазе.
11. Двухполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Расчет цепей при различных соединениях двухполюсников. Векторные диаграммы.
Если в схеме
элементы цепи заменить их комплексными
сопротивлениями, то полученную схему
всегда можно представить как соединение
различных пассивных двухполюсников,
характеризуемых парой чисел
или
,
а источник тока и напряжения выразить
в комплексной форме:
;
.
При этом, как изложено выше, сохраняются все соотношения, полученные для схем постоянного тока, но в комплексном виде:
Закон Ома:
.
Законы Кирхгофа:
;
.
Применяются также все правила знаков. Следовательно можно пользоваться и всеми приемами: преобразования цепей, делитель тока, делитель напряжения, принцип наложения, преобразование “треугольника” в “звезду” , метод эквивалентного генератора и т.д. Пользуясь правилами алгебры комплексных чисел, при анализе получаются результаты так же в комплексном виде:
;
;
.
При необходимости
получения результатов вычисления токов
и напряжений в виде действительных
функций времени записывают сигналы в
показательной форме, добавляют множитель
вращения вектора
и
,
выражают комплекс в тригонометрической
форме и берут коэффициент при мнимой
части. Например,
.
Баланс мощностей подводится отдельно для активных и реактивных мощностей:
и
.
Существенную помощь в расчетах оказывает построение векторных диаграмм, как своеобразной замены потенциальных диаграмм при постоянных токах и напряжениях.
