МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Конспект лекцій

з дисципліни

Електротехніка

(2 частина )

(для студентів неелектричних спеціальностей)

Затверджено

на засіданні кафедри електротехніки

протокол № від 2003 р.

Луганськ 2003

удк 621.31

Конспект лекцій з дисципліни електротехніка, частина 1 (для студентів неелектричних спеціальностей)/ Уклад.: К.В. Філімоненко. – Луганськ: вид-во СНУ ім. В. Даля,– 2003 – 68 с.

Розглянуто основи теорії перехідних процесів, лінійних ланцюгів несинусоїдального струму, трансформаторів, а також електричних машин постійного й змінного струмів.

Укладач: К.В. Філімоненко, доц.

Відпов. за випуск В.В. Яковенко, проф.

Рецензент Б.І. Нєвзлін, доц.

Лекція 1 перехідні процеси в електричних ланцюгах

1.1. Основні поняття й визначення

В електричних ланцюгах розрізняють сталі і несталі режими роботи. Перші характеризуються сталими значеннями сил струмів і напруг, тобто незмінними чи такими, що періодично змінюються по визначеному законі, а другі – перехідними, тобто значеннями, що виявляються тільки при переході від одного сталого режиму до іншого. Несталі режими спостерігаються при вмиканні або вимиканні ланцюгів, коротких замиканнях, а також при всякій зміні параметрів ланцюгів. Іншими словами, це – режими переходу від одного енергетичного стану до іншого. Такий перехід завжди триває якийсь час, тому що зміна енергії магнітних і електричних полів, зв'язаних із ланцюгами, завжди відбувається з кінцевою швидкістю.

Процеси, що виникають в електричних ланцюгах при переході від одного сталого режиму до іншого, називаються перехідними процесами. Тривалість цих процесів, як правило, складає десяті чи соті частки секунди. Однак вивчення перехідних процесів дуже важливо, тому що в одних випадках вони можуть бути причиною порушень нормальної роботи ланцюгів і навіть аварій, в інші, навпаки, вони є основними режимами роботи. Зокрема, основним станом керованих радіоелектронних ланцюгів і багатьох систем автоматичного регулювання є перехідні режими.

Розрахунок перехідних процесів відбувається класичним і операторним методами. Сутність класичного методу полягає в інтегруванні диференціальних рівнянь, що зв'язують струми й напруги ланцюга, тобто рівнянь електричної рівноваги. У загальному випадку рівняння електричної рівноваги лінійних ланцюгів складені за законами Кірхгофа, являють собою звичайні лінійні диференціальні рівняння. Рішення кожного такого рівняння складається із суми частинних рішень неоднорідного рівняння й загального рішення однорідного рівняння. Ця обставина дозволяє будь-який перехідний процес розглядати як сукупність двох незалежних процесів – сталого й вільного.

Сталий процес описується частинним рішенням неоднорідного рівняння й обумовлюється джерелом напруги. Такий процес має місце, коли на затисках ланцюга діє напруга постійна чи така, що періодично змінюється . Розрахунок сталого процесу відбувається звичайними методами розрахунку ланцюгів. Вільний процес описується рішенням однорідного рівняння. Він обумовлюється тільки змінами запасу енергії електричних і магнітних полів. Звідси випливає, що перехідний процес неможливий у ланцюгах, що містять лише елементи активного опору. У таких ланцюгах після комутації миттєво настає новий режим роботи, що установився.

Величини, що характеризують сталий і вільний процеси, – напруги, сили струмів, заряди – називають відповідно сталими й вільними. Перші мають індекс "с" другі – "в". Дійсні перехідні значення дорівнюють сумі сталих і вільних значень:

(1.1)

Дійсні струми й дійсні напруги у ланцюгах при перехідних процесах можна вимірити й записати на осцилограмі. Сталі й вільні струми й напруги є розрахунковими величинами, що дозволяють визначити дійсні значення.