Реферат: Основы теории электрических цепей

Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами. Решение уравнений однородной неискажающей линии при переходном процессе. Прямая и обратная волны. Характер и происхождение волн в линиях. Отражение и преломление волн. Формирование импульсов с помощью линии.

Раздел 3. ТЕОРИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ

Тема 12. ЭЛЕМЕНТЫ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ,

ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

Общие понятия об элементах и свойствах цепей. Определение, классификации нелинейных элементов: нелинейные пассивные и активные элементы, нелинейные двухполюсники и многополюсники; инерционные и безынерционные нелинейные элементы; нелинейные реактивные элементы . Характеристики нелинейных элементов; статические и дифференциальные параметры.

Реальные и идеальные нелинейные элементы; их физические и математические модели.

Тема 13. УСТАНОВИВШИЕСЯ ПРОЦЕССЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Основные свойства и методы расчета нелинейных электрических и магнитных цепей при постоянных токах и напряжениях. Графические расчеты цепей при последовательном, параллельном и смешанном соединениях элементов. Расчет сложной нелинейной цепи, графоаналитические и численные методы. Расчет разветвленных магнитных цепей. О расчете магнитных цепей с постоянными магнитами.

Особенности расчета режимов нелинейных цепей при переменных токах и напряжениях. Особенности периодических режимов в нелинейных цепях. Общая характеристика методов расчета. Соотношения задач анализа линейных и нелинейных цепей. Идеи линеаризации. Способы аппроксимации характеристик нелинейных элементов: кусочно-линейная, степенная, сплайнами. Простейшие графические и графоаналитические методы, итерационные методы. Аналитический метод, метод гармонического баланса и др.

Цепи с нелинейными индуктивностями – катушками с ферромагнитным сердечником. Метод эквивалентных синусоид. Эквивалентные параметры и схемы замещения катушки и трансформатора. Резонансные явления в нелинейных цепях. Феррорезонансы напряжения и тока. Цепи с вентильными преобразователями как электрические цепи с нелинейными активными и пассивными элементами, а также как цепи с дискретно и периодически изменяющимися параметрами.

Тема 14. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ КОЛЕБАНИЙ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Особенности колебательных процессов в нелинейных электрических цепях. Вопросы устойчивости колебательного режима в цепях, содержащих линейные реактивные элементы и нелинейное сопротивление, подключаемые к источнику постоянного напряжения. О выборе эквивалентной схемы для рассмотрения вопроса об устойчивости. Возбуждение автоколебаний в нелинейной системе с обратной связью. Релаксационные колебания.

Переходные процессы в нелинейных электрических цепях и методы их расчета. Изображение процессов на фазовой плоскости. Метод изоклин для построения фазовых траекторий и расчета переходных процессов. Метод медленно изменяющихся амплитуд. Применение ЭВМ для расчета процессов в нелинейных цепях.

Тема 15. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Классификация электрических машин. Трансформатор. Кривые намагничивания ферромагнитных материалов. Катушка с магнитопроводом в цепи переменного тока. Идеализированный трансформатор. Режим холостого хода. Намагничивающий ток и ток холостого хода. Формы токов и напряжений. Правило неизменности потока. Работа под нагрузкой. Векторная диаграмма. Реальный трансформатор. Преобразование сопротивлений. Приведенный трансформатор. Схема замещения трансформатора. Энергетическая диаграмма. КПД трансформатора. Габаритная мощность. Расчет трансформатора.

Асинхронные машины. Устройство и принцип работы асинхронного двигателя. Частота вращения. Скольжение. Уравнения напряжений статора и ротора. Ток ротора. Уравнение токов асинхронного двигателя. Схема замещения и векторная диаграмма.

Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Электромагнитный вращающий момент. Механические характеристики асинхронного двигателя. Формула Клосса. Регулирование частоты вращения. Частотное регулирование. Регулирование изменением скольжения.

Синхронные машины. Принцип действия синхронного генератора. Реакция якоря. Уравнение напряжений фазы синхронного генератора. Энергетическая диаграмма и КПД синхронного генератора. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного генератора.

Синхронные двигатели. Особенности, область применения, принцип действия. Пуск синхронного двигателя. Угловая и механические характеристики синхронного двигателя. Влияние тока возбуждения на cos синхронного двигателя. U –образная характеристика синхронного двигателя. Синхронные шаговые двигатели. Сравнение синхронных и асинхронных двигателей.

Машины постоянного тока. Устройство и принцип действия. Противо-ЭДС якоря. Схема замещения якоря. Электромагнитный момент. Реакция якоря. Коммутация. Энергетическая диаграмма и КПД двигателя постоянного тока. Способы питания обмотки возбуждения. Механические характеристики двигателей постоянного тока. Регулирование частоты вращения. Универсальные коллекторные двигатели.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Элементы электрических цепей и их математические модели.

2. Условно-положительные направления токов и напряжений в электрической цепи. Основные понятия и законы электрических цепей.

3. Основные свойства и эквивалентные параметры электрических цепей при синусоидальных токах.

4. Расчет цепей синусоидального тока.

5. Мощность и энергия в линейной электрической цепи.

6. Электрические цепи с взаимной индуктивностью.

7. Топологические методы расчета электрических цепей.

8. Резонансные явления в электрических цепях.

9. Трехфазные цепи и их расчет.

10. Расчет цепей при периодических несинусоидальных напряжениях и токах.

11. Расчеты переходных процессов в линейных цепях. Классический метод.

12. Применение преобразований Лапласа и Фурье к расчету переходных процессов.

13. Матричные методы расчета переходных процессов.

14. Четырехполюсник и его свойства. Фильтры.

15. Цепи с распределенными параметрами в установившемся режиме.

16. Цепи с распределенными параметрами при переходных процессах.

Приведенный перечень тем дает лишь представление об объеме теоретического материала на практических занятиях. Конкретное содержание, последовательность и форма проведения каждого упражнения должны определяться рабочей программой курса, спецификой последующей специализации студентов и возможностями применения средств вычислительной техники.

Важным для учета специфики специальностей является набор специальных задач и их изучение на упражнениях. При проведении специализированного упражнения основное внимание необходимо обратить на мотивы выбора темы, необходимость и уровень его аргументации с точки зрения специфических задач данной специализации, допустимой степени их упрощения, сохранения целостности при выбранных допущениях.

Основные моменты курса “ОТЭЦ” в качестве фундаментальной базы для решения подобного круга проблем на конкретном примере выбранной темы.

При проведении практических занятий в вычислительных классах, оборудованных ПЭВМ, следует, прежде всего, обеспечить диалоговый режим работы на основе предварительно созданных программ для каждого конкретного занятия. Такой режим работы с ЭВМ, помимо более эффективного использования времени для усвоения курса расширяет возможности приобретения студентами навыков самостоятельного исследования изучаемой проблемы.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Исследование разветвленной цепи постоянного тока.

2. Исследование сложной цепи постоянного тока.

3. Исследование разветвленной цепи переменного тока.

4. Резонанс напряжений.

5. Исследование параллельного колебательного контура.

6. Исследование электрической цепи с взаимной индуктивностью.

7. Исследование линейной электрической цепи с периодическими несинусоидальными ЭДС.

8. Исследование четырехполюсника.

9. Исследование цепной схемы.

10. Амплитудно- и фазочастотные характеристики четырехполюсников.