Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 8
СОДЕРЖАНИЕ
|
Введение.................................................................................……… 1. Программа лекционного курса.................................. Литература.........................................................................…………. 2. Состав контрольных работ............................................ 3. Теория и примеры решения задач для контрольной работы № 4................................................... 3.1. Задачи по определению граничных условий ПП.......…… 3.2. Задачи определения выражений ПП линейных ЭТЦ с одним накопителем энергии...........................…………… 3.3. Пример определения Х(t) в линейной ЭТЦ с синусоидальным источником напряжения................…... 3.4. Задачи на определение вида (характера) кривых ПП....… 3.5. Четвертая задача КР4..................................................……... 3.6. Пятая задача КР4.........................................................……... 4. Теория и примеры решения задач для контрольной работы № 5......................................... 4.1. Расчеты классическим методом..................................……. 4.2. Расчеты операторным методом..................................…….. 4.3. Пример выполнения КР5............................................……... 4.4. Выводы по выполнению КР5......................................…….. 5. Теория и примеры решения задач контрольной работы № 6.................................................. 5.1. Графо-аналитический расчет ЭТЦ постоянного тока с нелинейными элементами................................………….. 5.2. Аналитический расчет ЭТЦ постоянного тока с нелинейными элементами...........................................…... 5.3. Расчет электромагнитного элемента постоянного тока..... 5.4. Расчет цепей переменного тока с нелинейными элементами, имеющими несимметричные ВАХ........……. 5.5. Нелинейные элементы с ферромагнитными сердечниками.......................................................................... 5.6. Задачи расчета токов и напряжений ветвей ЭТЦ с нелинейными индуктивностями, емкостями и сопротивлениями........................................................……. 5.7. Задачи по феррорезонансу..........................................…….. 5.8. Задачи по расчету граничных условий переходных процессов ЭТЦ с нелинейными элементами и оценке длительности этих процессов.....................................……. 5.9. Расчет переходных процессов в нелинейных ЭТЦ.....…... Приложение 1. Примеры задач по определению граничных условий переходных процессов в линейных ЭТЦ постоянного тока с двумя накопителями энергии............. Приложение 2. Примеры задач на получение выражений переходных процессов в линейных ЭТЦ с одним накопителем энергии............................................................ Приложение 3. Примеры вариантов задач № 14 контрольной работы № 4...................................................... Приложение 4. Примеры задач № 5 для контрольной работы № 4 (применение интегралов Дюамеля).............. Приложение 5. Варианты контрольной работы № 5..........…. Приложение 6. Примеры вариантов задач № 14 контрольной работы № 6 по расчету ЭТЦ с нелинейными элементами.............................................… Приложение 7. Задачи № 5 для контрольной работы № 6 по расчету переходных процессов в ЭТЦ с нелинейными элементами................................................. Приложение 8. Вопросы для экзамена.................................…. |
5 5 8 9 11 11 16 20 22 25 31 50 50 52 55 62 63 63 67 70 77 82 86 90 93 97 106 109 112 115 118 121 126 128 |
ВВЕДЕНИЕ
Изучение дисциплины ОТЦ-2 предусматривает выполнение трех контрольных работ и заканчивается компьютерным экзаменом.
Пособие содержит достаточный объем теоретического материала по второй части ОТЦ, включает большое число решенных задач по всем типовым вариантам контрольных работ, предлагаемых заочникам для выполнения. Авторами отслеживалась цель максимальной простоты изложения материала, понимая сложности самостоятельного изучения разделов программы ОТЦ-2.
Экзаменационное задание включает восемь задач, аналогичных задачам контрольных работ, и два теоретических вопроса (Приложение 8).
При комплектовании задач контрольных работ использованы методические разработки кафедры Теоретические основы электротехники ТУСУР.
1. ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
ДИСЦИПЛИНЫ ОТЦ-2
1.1. Переходные процессы в линейных
электрических цепях
Причины возникновения переходных процессов (ПП). Энергетические условия, определяющие характер этих процессов. Индуктивность и емкость, как накопители энергии, их постоянные времени. Законы коммутации. Начальные (независимые и зависимые) и конечные условия ПП.
Расчет ПП классическим методом. Составление характеристического уравнения, определение его корней. Определение начальных и конечных условий ПП, постоянных интегрирования. Запись выражений для построения ПП. Анализ переходных процессов в электротехнических цепях (ЭТЦ) с одним и двумя накопителями энергии. Критерии апериодического и колебательного процессов. Уравнение ПП при высоком порядке характеристического уравнения. Отличительные особенности расчета ПП классическим методом для ЭТЦ переменного тока.
Расчет переходных процессов операторным методом. Суть операторного метода, его основные положения. Преобразование Лапласа, оригиналы и изображения функций для ПП. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Операторные схемы замещения ЭТЦ и правила их составления. Методы получения операторных изображений токов и напряжений, их характеристические уравнения. Перевод операторных изображений во временные функции по теореме разложения (типовые варианты). Особенности операторного метода при расчете ПП в ЭТЦ с синусоидальными величинами.
Переходные процессы при некорректных начальных условиях.
Переходные процессы ЭТЦ при входных сигналах произвольной формы. Интегралы Дюамеля, его составляющие. Переходная функция и ее определение.
1.2. Нелинейные электрические и магнитные цепи
постоянного тока
Нелинейные элементы электрические и магнитные, их характеристики. Инерционные и безинерционные, управляемые и неуправляемые нелинейные элементы (НЭ) - определение и примеры. Статические, дифференциальные, динамические и эквивалентные параметры нелинейных сопротивлений, индуктивностей и емкостей. НЭ на базе катушки с магнитопроводом, основные выражения для расчета их параметров.
Расчет нелинейных электрических и магнитных цепей при постоянном токе. Расчет ЭТЦ при последовательном, параллельном и смешанном соединении НЭ графическим и аналитическим методом при действии источников напряжения и источников тока. Методы линеаризации и апроксимации характеристик НЭ.
Законы Кирхгофа для магнитной цепи. Аналогия между магнитными и электрическими цепями. Расчеты магнитных цепей постоянного тока.
1.3. Нелинейные цепи переменного тока
Особенности работы НЭ в цепях переменного тока: изменение спектрального состава колебаний, выпрямление, умножение частоты и др. Цепи с инерционными НЭ. НЭ с несимметричными характеристиками. Нелинейные индуктивности - катушки с ферромагнитными сердечником при переменном токе. Влияние кривой намагничивания на формы тока и напряжения.
Метод расчета по действующим значениям. Линеаризации для мгновенных значений введением эквивалентных синусоид. Эквивалентные параметры, эквивалентные схемы и векторные диаграммы нелинейных катушек со сталью. Комплексное магнитное сопротивление.
Феррорезонансные элементы. Управляемый нелинейный элемент.
Метод расчета переходных процессов в простейших нелинейных цепях. Аналитические методы с использованием аналитического выражения и кусочно-линейной аппроксимации характеристики нелинейного элемента. Численные методы, метод последовательных интегралов. Графические методы.
1.5. Электрические цепи с распределенными
параметрами
Примеры цепей с распределенными параметрами. Линии передач энергии и информации. Электромагнитные процессы в однородных линиях, упрощенная теория линий.
Линия с потерями. Дифференциальные уравнения однородной линии и их решения для установившегося синусоидального режима. Бегущие волны, волновое сопротивление, коэффициенты распределения, затухания и фазы, фазовая скорость и длина волны. Амплитудные и фазовые искажения. Неискажающая линия.
Режим линии при согласованной и несогласованной нагрузках. Коэффициент отражения. Входное сопротивление линии при произвольной нагрузке. Сопротивление холостого хода и короткого замыкания; их связь с параметрами линии. Линия как четырехполюсник.
Линия без потерь. Уравнения линии при согласованной и несогласованной нагрузках. Бегущие и стоячие волны. Входное сопротивление линии в режимах холостого хода и короткого замыкания; их зависимость от длины линии. Отрезки линии как индуктивности и емкости.
Переходные процессы в линии. Общее решение дифференциальных уравнений линий без потерь и без искажений; падающая и отраженная волны; скорость волны. Характер и происхождение волн в линиях. Возникновение волн при подключении к линии источников энергии и отражения волн в точках нарушения однородности. Схемы замещения для расчета отраженных, преломленных волн.
Литература
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.Часть 1. - М.: Высшая школа, 1997. - 568 с.
2. Вахитова А.З., Обрусник В.П. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Учебное пособие. ТУСУР, кафедра ПРЭ, 1998. - 97 с.
3. Вершинин И.М., Кобрина Н.В., Хатников В.И. Расчет установившихся и переходных процессов в электрических цепях переменного и постоянного тока. Ротапринт ТУСУР, 1986. - 84 с.
4. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.
5. Нейман А.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1. - Ленинград.: Энергоиздат. 1981. - 536 с.
6. Нелинейные электрические цепи. Под ред. Г.И. Атабекова. - М.: Энергия, 1979.
7. Сборник задач и упражнений по ТОЭ. Под ред. П.И. Ионкина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 427 с.
8. Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. М.: Высш. шк., 1973. - 656 с.
2. СОСТАВ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Для практического освоения теоретического материала II части дисциплины “Основы теории цепей” (ОТЦ-2) студентам предлагается выполнить три контрольные работы под номерами 4, 5, 6 (номера 1, 2, 3 относятся к контрольным работам ОТЦ-1).
2.1. Контрольная работа № 4 (КР4)
Обеспечивает навыки расчета переходных процессов (ПП) в несложных, но распространенных в промэлектронике, линейных электрических цепях. КР4 включает пять задач, возможные варианты этой контрольной приведены в Приложениях 3, 4.
Задача 1. Определяются граничные условия для переходных процессов схем электротехнических цепей (ЭТЦ) с двумя накопителями энергии. Варианты первой задачи приведены в Приложении 1.
Задача 2. Определяет умение составить уравнение для построения ПП в ЭТЦ с одним накопителем энергии при питании их от источников напряжения или тока с постоянным значением. Варианты задачи 2 представлены в Приложении 2.
Задача 3. Проверяет умение предвидеть характер переходного процесса одной из величин линейной ЭТЦ с одним накопителем энергии при коммутациях (переключениях) одного из участков цепи.
Задача 4. В ней требуется определить характеристическое уравнение линейной ЭТЦ по входному сопротивлению, найти корни этого уравнения и постоянные времени, установить контур с наименьшим и наибольшим быстродействием.
Задачи 14 укомплектованы повариантно. Примеры этих вариантов для КР4 приведены в Приложении 3.
Задача 5. Выдается студентам для КР4 отдельно. Примеры этой задачи даны в Приложении 4. Она более трудоемкая, чем предыдущие. Здесь ставится условие: рассчитать и построить кривую переходного процесса напряжения или тока в одной из ветвей линейной ЭТЦ пассивного типа (без внутренних ЭДС) с одним накопителем энергии при входных сигналах сложной формы. При решении задачи 5 требуется:
а) изобразить форму входного сигнала (по данным задачи) и записать выражения для составляющих функций этого сигнала;
б) определить переходную функцию;
в) записать интегралы Дюамеля на двух интервалах;
г) получить уравнения кривых ПП по интервалам;
д) построить кривую ПП.
Теоретические положения и примеры решения задач КР4 приведены в разделе 3 данного пособия
2.2. Контрольная работа № 5 (КР5)
В этой контрольной выдается задание на расчет и построение кривых ПП в линейной ЭТЦ с двумя накопителями энергии, питаемой от источника ЭДС или тока. Расчеты требуется выполнять двумя методами: классическим и операторным. КР5 не имеет отдельных самостоятельных задач, как КР4, но по затратам времени на выполнение эти контрольные соизмеримы. Состав КР5, относящиеся к ней теоретические положения и пример выполнения представлены в разделе 4.
2.3. Контрольная работа № 6 (КР6)
Обеспечивает умение вести расчеты ЭТЦ с нелинейными элементами для установившихся и переходных режимов. Включает пять задач: четыре типа вариантов в Приложении 6 и одну из Приложения 7.
Задача 1. Графо-аналитический расчет ЭТЦ постоянного тока с нелинейными элементами.
Задача 2. Аналитический расчет ЭТЦ постоянного тока с нелинейными элементами.
Задача 3. Расчет параметров катушки с магнитопроводом в цепи постоянного тока.
Задача 4. Расчет нелинейной ЭТЦ переменного тока с заданными характеристиками НЭ.
Задача 5. Расчет переходных процессов нелинейной ЭТЦ с источниками энергии постоянного тока.
Теоретические положения и примеры решения задач КР6 даны в разделе 5 данного пособия.