Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Поволжский государственный университет

телекоммуникаций и информатики”

Кафедра ТОРС

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

«ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

для специальности Фотоника и оптоинформатика (200600)

по направлению бакалавриата

факультета БТО

Самара

2011

УДК 621.391

К.т.н., доц., доц. каф. ТОРС Михайлов В.И. _____________

Общая электротехника. Конспект лекций. - Самара 2011. - 146 с.

Аннотация дисциплины

Дисциплина «Общая электротехника (ОЭ) » является одной из базовых дисциплин, определяющих теоретический уровень профессиональной подготовки для инженеров, работающих в области телекоммуникаций и вычислительной техники.

Предмет дисциплины «Общая электротехника » составляет теория различных электрических устройств и их электрических цепей, а также ее прикладное применение для решения проблемы передачи, обработки и распределения электрических сигналов управления и связи. Целью изучения дисциплины ОЭ должно быть формирование фундамента подготовки будущих специалистов в области телекоммуникаций, а также, создавая необходимую базу для успешного овладения специальными дисциплинами учебного плана, она должна способствовать развитию творческих способностей студентов, умению формулировать и решать задачи по изучаемой специальности, умению творчески применять и самостоятельно повышать свои знания. Главной задачей изучения ОЭ является обеспечение целостного представления студентов о проявлении электромагнитного поля в электрических и магнитных цепях, составляющих основу различных электротехнических устройств, а также методов расчетов, моделирования и исследования различных режимов работы электрических цепей.

Рецензент к.т.н., доц.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики”

Михайлов В.И., 2011

Оглавление

Основные понятия в теоретической электротехнике 6

Понятия об электрической цепи и схеме 8

Расчет цепей на постоянном токе 9

Законы Кирхгофа 10

Переменные токи и напряжения 11

Основные понятия и параметры 11

Оценка переменного тока и напряжения 11

Понятия о комплексных и полных сопротивлениях электрической цепи 12

Гармонический ток в пассивных элементах электрической цепи 13

Параллельные RLC - цепи 17

Принцип дуальности в электрических цепях 19

Принцип и метод наложения в теории цепей. 19

Теоремы об эквивалентных источниках или генераторах 22

(Теорема об автономном двухполюснике) 22

Теорема обратимости или взаимности 24

Колебательные контуры и 27

резонансы в электрических цепях 27

Последовательный колебательный контур 27

Частотные характеристики последовательного контура 28

Влияние внешнего сопротивления на избирательность контура 30

Параллельный колебательный контур (простой) 30

Реальный параллельный контур 30

Частотные зависимости параллельного контура 31

Влияние внешних сопротивлений 34

на избирательность контура 34

(Добротность, полоса пропускания, коэффициент подавления) 34

Сложные параллельные контуры 35

Мощность в цепи переменного тока 36

Расчет мощности в комплексной форме 37

Баланс мощности в цепях переменного тока 38

Физический смысл баланса мощности 38

Определение условия максимума активной мощности 39

при передаче энергии от источника в нагрузку 39

Основные понятия о взаимной индукции 39

Последовательное и параллельное соединения индуктивно 40

Электрический трансформатор 42

Входное сопротивление реального трансформатора 44

Переходные процессы в электрических цепях 44

Законы коммутации 45

Начальные и конечные условия 45

Схемы замещения элементов в различные моменты времени 45

Классический метод расчета переходных процессов 46

Анализ переходных процессов в RLC цепях классическим методом 47

Последовательные и параллельные RL и RC цепи 47

Переходные процессы в RLC цепях 48

Последовательная RLC цепь 48

Подключение источника постоянного напряжении 48

Отключение источника в последовательной RLC-цепи 52

Расчет переходных процессов в сложных цепях 53

Операторный метод расчета переходных процессов 53

Преобразования Лапласса 53

Операторные схемы замещения реактивных элементов 54

Нахождение функции времени в операторном методе 55

Операторные передаточные функции 57

Методы расчета передаточных функций 57

Временные характеристики электрических цепей 57

Методики расчета временных характеристик 58

Пример нахождения временных характеристик 59

Расчет откликов в электрической цепи на кусочно-непрерывное воздействие. 59

(Интеграллы Дюамеля и наложения) 59

Определение отклика на прямоугольный импульс. 61

Дифференцирующие и интегрирующие цепи 62

Спектральный метод расчета в электрических цепях 63

Понятие о спектре периодического сигнала 63

Спектральный анализ и синтез на основе рядов Фурье 64

Графическое временное и частотное изображения 64

спектра периодического сигнала 64

Спектр последовательности прямоугольных импульсов 65

Понятие о расчете цепей при периодических сигналах 67

Понятие о спектре непериодического сигнала 69

Спектры некоторых типовых сигналов 72

Понятие об энергетическом спектре одиночных сигналов. Ширина спектра 73

Условия безыскаженной передачи электрических сигналов 75

76

Нелинейные электрические цепи 76

Основные понятия о нелинейных цепях 76

Расчет простейших нелинейных резистивных цепей 76

Аппроксимация характеристик нелинейных элементов 78

Определение реакции нелинейного элемента на гармоническое 80

воздействие 80

Анализ спектра реакции в нелинейном элементе 81

Линейные цепи с распределенными параметрами. Длинные линии. 85

Уравнения однородной линии в стационарном режиме 86

Бесконечно длинная однородная линия. Согласованный режим работы 88

Линия без искажений 89

Уравнения линии конечной длины 90

Уравнения длинной линии как четырехполюсника 91

Линия без потерь 92

Стоячие волны в длинных линиях 93

Волновое сопротивление длинной линии. 93

Теория четырехполюсников 96

Основные понятия и классификация четырехполюсников 96

Основные характеристики четырехполюсников 97

Системы параметров. Матричные параметры ЧП 97

Сложные четырехполюсники. Виды соединений ЧП 99

Рабочие параметры ЧП 101

Характеристические параметры четырехполюсников 102

Каскадное согласованное включение четырехполюсников 104

Рабочая мера передачи 104

104

Теория электрических фильтров 107

Общие понятия 107

Классификация частотно – избирательных электрических фильтров 107

Лестничные реактивные фильтры 108

Реактивные фильтры типа К 110

Теорема о реактивных фильтрах типа К 110

ФНЧ типа К (полузвено) 111

ФНЧ типа К (полузвено) 114

ФВЧ типа «К» (полузвено) 117

Полосовые фильтры типа «К» 118

Режекторный фильтр типа «К» 119

Достоинства и недостатки фильтров типа k 120

Искажения сигнала в ЭЦ 120

Корректирующие цепи (корректоры). Общие положения. 120

Принцип корректирования амплитудно-частотных искажений (АЧИ) 121

Стандартные схемы амплитудных корректоров 122

Фазовые корректоры 124

Электрические машины постоянного тока 126

Устройство электрической машины постоянного тока 126

Принцип действия машины постоянного тока 127

Работа электрической машины постоянного тока в режиме генератора 128

Генераторы с независимым возбуждением. Характеристики генераторов 129

Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением 130

Работа электрической машины постоянного тока в режиме двигателя. Основные уравнения 131

Механические характеристики электродвигателей постоянного тока 132

Электрические машины переменного тока 133

Вращающееся магнитное поле 133

Информационные электрические машины 136

Сельсины 136

Поворотные трансформаторы. Индуктосины. Редуктосины 138

Тахогенераторы 139

Шаговые электродвигатели 139