- •Федеральное агентство связи
- •Оглавление
- •Общее представление о предмете электротехника
- •Основные понятия в теоретической электротехнике
- •Понятия об электрической цепи и схеме
- •Расчет цепей на постоянном токе
- •Законы Кирхгофа
- •Переменные токи и напряжения Основные понятия и параметры
- •Оценка переменного тока и напряжения
- •Понятия о комплексных и полных сопротивлениях электрической цепи
- •Гармонический ток в пассивных элементах электрической цепи
- •3 Емкость
- •Анализ последовательной rlc-цепи при гармоническом воздействии
- •Параллельные rlc - цепи
- •Принцип дуальности в электрических цепях
- •Принцип и метод наложения в теории цепей.
- •Теоремы об эквивалентных источниках или генераторах (Теорема об автономном двухполюснике)
- •Теорема обратимости или взаимности
- •Примеры
- •Колебательные контуры и резонансы в электрических цепях
- •Последовательный колебательный контур
- •Частотные характеристики последовательного контура
- •Влияние внешнего сопротивления на избирательность контура
- •Параллельный колебательный контур (простой)
- •1. Идеализированный контур
- •Реальный параллельный контур
- •Частотные зависимости параллельного контура
- •Влияние внешних сопротивлений на избирательность контура (Добротность, полоса пропускания, коэффициент подавления)
- •Сложные параллельные контуры
- •Мощность в цепи переменного тока
- •Расчет мощности в комплексной форме
- •Баланс мощности в цепях переменного тока
- •Физический смысл баланса мощности
- •Определение условия максимума активной мощности при передаче энергии от источника в нагрузку
- •Электрические цепи с взаимно индуктивными связями и методы их расчета Основные понятия о взаимной индукции
- •Последовательное и параллельное соединения индуктивно связанных элементов
- •1. Последовательное соединение
- •2. Параллельное соединение
- •Электрический трансформатор
- •2.Уравнения и схемы замещения реального трансформатора (двухобмоточного, без ферромагнитного сердечника)
- •Входное сопротивление реального трансформатора
- •Переходные процессы в электрических цепях Основные понятия о переходных процессах
- •Законы коммутации
- •Начальные и конечные условия
- •Схемы замещения элементов в различные моменты времени
- •IL (0_) l пост
- •Классический метод расчета переходных процессов
- •Анализ переходных процессов в rlc цепях классическим методом Последовательные и параллельные rl и rc цепи
- •Переходные процессы в rlc цепях Последовательная rlc цепь Подключение источника постоянного напряжении
- •Отключение источника в последовательной rlc-цепи
- •Расчет переходных процессов в сложных цепях
- •Операторный метод расчета переходных процессов Преобразования Лапласса
- •Операторные схемы замещения реактивных элементов
- •Нахождение функции времени в операторном методе
- •Операторные передаточные функции
- •Методы расчета передаточных функций
- •Временные характеристики электрических цепей
- •Методики расчета временных характеристик
- •Пример нахождения временных характеристик
- •Расчет откликов в электрической цепи на кусочно-непрерывное воздействие. (Интеграллы Дюамеля и наложения)
- •Определение отклика на прямоугольный импульс.
- •Дифференцирующие и интегрирующие цепи Общие понятия
- •Дифференцирующие цепи
- •Интегрирующие цепи
- •Спектральный метод расчета в электрических цепях Понятие о спектре периодического сигнала
- •Спектральный анализ и синтез на основе рядов Фурье
- •Графическое временное и частотное изображения спектра периодического сигнала
- •Спектр последовательности прямоугольных импульсов
- •Понятие о расчете цепей при периодических сигналах
- •Понятие о спектре непериодического сигнала
- •Спектры некоторых типовых сигналов
- •Понятие об энергетическом спектре одиночных сигналов. Ширина спектра
- •Условия безыскаженной передачи электрических сигналов
- •Нелинейные электрические цепи Основные понятия о нелинейных цепях
- •Расчет простейших нелинейных резистивных цепей
- •Аппроксимация характеристик нелинейных элементов
- •Определение реакции нелинейного элемента на гармоническое воздействие
- •Анализ спектра реакции в нелинейном элементе
- •Линейные цепи с распределенными параметрами. Длинные линии.
- •Уравнения однородной линии в стационарном режиме
- •Бесконечно длинная однородная линия. Согласованный режим работы
- •Линия без искажений
- •Уравнения линии конечной длины
- •Уравнения длинной линии как четырехполюсника
- •Линия без потерь
- •Стоячие волны в длинных линиях
- •Волновое сопротивление длинной линии.
- •Теория четырехполюсников Основные понятия и классификация четырехполюсников
- •Основные характеристики четырехполюсников
- •Системы параметров. Матричные параметры чп
- •Сложные четырехполюсники. Виды соединений чп
- •Рабочие параметры чп
- •Характеристические параметры четырехполюсников
- •Каскадное согласованное включение четырехполюсников
- •Рабочая мера передачи
- •Теория электрических фильтров Общие понятия
- •Классификация частотно – избирательных электрических фильтров
- •Лестничные реактивные фильтры
- •Реактивные фильтры типа к
- •Теорема о реактивных фильтрах типа к
- •Фнч типа к (полузвено)
- •Фнч типа к (полузвено)
- •Фвч типа «к» (полузвено)
- •Полосовые фильтры типа «к»
- •Режекторный фильтр типа «к»
- •Достоинства и недостатки фильтров типа k
- •Искажения сигнала в эц
- •Корректирующие цепи (корректоры). Общие положения.
- •Принцип корректирования амплитудно-частотных искажений (ачи)
- •Стандартные схемы амплитудных корректоров
- •Фазовые корректоры
- •Электрические машины постоянного тока Устройство электрической машины постоянного тока
- •Принцип действия машины постоянного тока
- •Работа электрической машины постоянного тока в режиме генератора
- •Генераторы с независимым возбуждением. Характеристики генераторов
- •Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением
- •Работа электрической машины постоянного тока в режиме двигателя. Основные уравнения
- •Механические характеристики электродвигателей постоянного тока
- •Электрические машины переменного тока Вращающееся магнитное поле
- •Информационные электрические машины Сельсины
- •Поворотные трансформаторы. Индуктосины. Редуктосины
- •Тахогенераторы
- •Шаговые электродвигатели
Пример нахождения временных характеристик
Определив коэффициенты AиB, получаем:
Тогда:
ω=2πf
Расчет откликов в электрической цепи на кусочно-непрерывное воздействие. (Интеграллы Дюамеля и наложения)
При передаче информации сигналы могут быть сложными функциями, состоящими из отдельных скачкообразных воздействий.
В каждом интервале функция меняется по одному закону.
Разобьем функцию воздействия на элементарные ступеньки
Δτ→0 Δx=x/ Δτ
y(t) определяется с помощью переходной характеристики
Это и есть интеграл Дюамеля
Интеграл наложения основан на разбиении функции воздействия на элементарные импульсы
Реакцию на импульсное воздействие можно найти с помощью импульсной характеристики с учетом площади импульса
Скачки учитываются
автоматически, но вычисления интеграла
сложнее
Определение отклика на прямоугольный импульс.
Классический метод
Можно рассчитывать отдельно на включение импульса и на выключение, если за время импульса переходный процесс закончится.
Операторный метод
Находим X(p)=(по Лапласу)
Возьмем для примера цепь:
Дифференцирующие и интегрирующие цепи Общие понятия
При обработке электрических сигналов может возникнуть задача дифференцирования или интегрирования сигнала, т.е. чтобы реакция на выходе цепи была пропорциональна производной или интегралу входного сигнала.
Дифференцирующими и интегрирующими называют цепи, которые имеют на выходе напряжение, пропорциональное производнойилиинтегралуот входного напряжения.
Дифференцирующие цепи
Это простейшие дифференцирующие цепи.
Однако, часто требуется, чтобы именно напряжение на выходе было пропорционально производной напряжения на входе.
Тогда можно составить такую цепь:
Здесь дифференцирование будет приблизительным.
Чем лучше выполняется соотношение , тем точнее дифференцирование, но при этом меньше напряжение на выходе. СопротивлениеR и емкостьС должно быть небольшими. В итоге постоянная времениτцепидолжна быть маленькой. Значит, цепь быстро реагирует на все изменения, успевает следить за изменением входного сигнала, что и нужно, поскольку производная оценивает скорость изменения сигнала.
Аналогично RL-цепь.
В данном случае должны выполняться условия: , сопротивление должно быть большим, а индуктивность малой. В итоге постоянная времени малая.
На практике большее применение получила RC-цепь, так как сам конденсатор – элемент с меньшими потерями.
Используют и такие цепи
С точки зрения ТЦ операционный усилитель (ОУ) – это ИНУН, у которого коэффициент усиления .
Умножение на pговорит о дифференцировании. Следовательно, это дифференцирующая цепь. Здесь на выходе будет достаточно большое напряжение.
С индуктивностью такая цепь не применяется.
Применение: определение начала и конца прямоугольного сигнала (в телевидении: начало и конец строки); можно применять в аналоговых ЭВМ.
Интегрирующие цепи
Условия:
Получаем, что необходимо большое сопротивление, большая емкость; тогда постоянная времени также будет велика, но выходное напряжение небольшое.
Условия:
Получаем, что необходимо небольшое сопротивление, большая индуктивность; тогда постоянная времени будет большая.
Деление на pговорит об интегрировании. Следовательно, это интегрирующая цепь. Здесь выходное напряжение будет большим
Применение: в аналоговых ЭВМ, в приемных устройствах, где есть прерывистый сигнал. Это называется интегральный прием сигнала.