Пример 1

Следовательно, возникновение переходных процессов при переходе электрической цепи от одного установившегося состояния к другому связано с тем, что энергия, запасенная реактивными элементами цепи, не может изменяться скачком, а изменяется только плавно.

Переходные процессы, связанные с изменением топологии цепи или различными коммутациями пассивных элементов, присущи в основном устройствам производства, передачи и преобразования электрической энергии.

Приложение

Список вопросов по дисциплине «Промышленная электроника».

Полупроводниковый диод. Устройство и принцип работы.ВАХ характеристика полупроводникового диода.

Тиристор. Устройство и принцип работы. ВАХ характеристика тиристора.

Биполярные и полевые транзисторы Входные и выходные характеристики транзистора.

Температурная стаблизация режима работы транзистора.

Сглаживающие фильтры.

Выпрямители на полупроводниковых диодах.

Нагрузочная прямая, выбор рабочей точки.

Амплитудная характеристика полупроводниковых усилителей.

Частотная характеристика полупроводниковых усилителей.

Аналитический метод определения параметров усилительного каскада.

Принцип работы усилителя низкой частоты на транзисторе.

Схемы включения транзисторов.

**) Правила работы с к.числами:

1. Z1=a+jb, Z2=c+jf. Ż*=a-jb называется комплексно-сопряженным числу Z=a+jb

2. Z=Z1+Z2= (a+c)+j(b+f)

Z=Z1* Z2 = (ас-bf)+j(bc+af).

Z=(3+j4)/(2-j5) надо привести это число к стандартному виду для этого умножают числитель и знаменатель на к.сопряженное знаменателю число.

Z=(3+j4)• (2-j5) /(2-j5) •(2-j5)= (3+j4)•(2-j5) /(4-25) =6+20+j(8-15)/-21=-26/21+j7/21.

Апаратура управлениия и защты

	Условное обозначение	Назначение
		Контакт кнопка с самовозвраттом
		С замыкающм контактом
		С разммыкающм контактом
		Контакт путевого выклюателя
		замыкающй
		размыкающй
		Контакт контакторов, ускателей, реле
		замыкающй
		размыкающй
		Замыкающие конакты реле времени с выдержкой
		При размыкании
		При замыкании
		Размыкающие конакты реле времени с выдержкой
		При замыкании
		При размыкании
		Оботка контактора или реле

Список понятий которыми дожен владеть студент в начале изучения курса

«Элекротехника и Электрника»

Тема: Электрическое поле

Электрический заряд, единицы змерения;

Электрическое поле, напряженность и потенциал электрического поля, разность потенциалов (напряжение), графическое изображение электрического поля;

Закон Кулона;

Электрические свойства материалов- проводники и диэлектрики;

Тема: Постоянный электрический ток

Сопротивление (удельное сопротивление, последоательное и параллельное соединение сопротивлений);

Условные графические изображения элементов электрических цепей;

Источники постоянного электрического тока. Электродвижущая сила (ЭДС), сторонние силы. Принцип действия генератора постоянного тока.

Закон Ома;

Законы Кирхгофа;

Закон Джоуля –Ленца, энергетический баланс в электрических цепях постоянного тока.

Тема: Электромагнетизм

Магнитное поле, источники магнитного поля, характеристика магнитного поля- магниная индукция, напряженность магнитного поля;

Магнитные свойства вещества, магнитная проницаемость;

Магнитный поток;

Электромагнитная индукця (ЭМИ), самоиндукция, взаимная индукция,индуктивность;

Закон ЭМИ (правило правой руки), правило Ленца;

Проводник с током в магнитном поле, сила Ампера (правило левой руки);

Двигатели постоянного тока, электромагнитный вращательный момент сил;

Тема: Однофазный переменный ток (амплитуда, частота, фаза);

Источник переменного тока (принцип действия генератора переменного тока);

Тема: Электрические измерения

Принцип действия и устройство амперметра, вольтметра, пределы измерения, ошибки измерения (класс точностии), схемы включения, условные обозначения;

Тема: Трансформаторы

Принцип действия и устройство однофазных трансформаторов.

Основы теории переходных процессов

3.1 1.Задача анализа переходных процессов;

2.Возникновение переходных процессов.

3.2 3.Понятие о коммутации;

4.Анализ переходных процессов в простых цепях.

В установившемся режиме токи и напряжения всех ветвей электрической цепи изменяются по периодическому закону или в частном случае сохраняют неизменные значения. Всякое изменение как топологии цепи, так и параметров входящих в нее элементов (подключение или отключение отдельных ветвей, изменение параметров пассивных элементов или параметров источников энергии) нарушает периодический характер изменения токов и напряжений ветвей, т. е. приводит к тому, что режим работы цепи становится неустановившимся. Любое скачкообразное изменение в цепи, нарушающее установившийся режим, будем называть коммутацией. Если внешнее воздействие на цепь и после коммутации имеет периодический характер, то с течением времени (теоретически через бесконечно большой промежуток времени) цепь перейдет в новый установившийся режим. Неустановившиеся процессы, которые имеют место в цепи при переходе от одного установившегося режима к другому, называются переходными.

При анализе переходных процессов в цепи, как правило, можно пренебречь длительностью процесса коммутации, т. е. считать, что коммутация осуществляется практически мгновенно. Начало отсчета времени переходного процесса обычно совмещают с моментом коммутации, причем через t = 0_ обозначают момент времени, непосредственно предшевствующий коммутации, а через t= 0₊, момент времени, следующий непосредственно за коммутацией (начальный момент времени после коммутации).

Законы коммутации

Переход реальной электрической цепи от одного установившегося режима к другому не может происходить мгновенно, скачком. Это объясняется тем, что каждому установившемуся состоянию соответствует определенное значение энергии, запасенной в электрическом и магнитном полях. Скачкообразный переход от одного установившегося режима к другому потребовал бы скачкообразного изменения энергии, что возможно только если источники энергии обладают бесконечно большой мощностью, т. е. отдаваемые ими токи или напряжения могут принимать бесконечно большие значения. В связи с тем что любой реальный источник энергии может отдавать только конечную мощность, суммарная энергия запасенная в цепи может изменятся только плавно, т. е. представляет собой непрерывную функцию времени.

Отсюда следует, что в резистивной цепи (в цепи, не содержащей реактивных элементов) процесс перехода от одного установившегося состояния к другому должен происходить мгновенно. Таким образом, переходные процессы в безреактивных цепях отсутствуют. Очевидно, что такие цепи можно рассматривать только в качестве очень упрощенных моделей реальных цепей, поэтому в любой реальной цепи переход от одного установившегося режима к другому всегда сопровождается переходными процессами.

Как известно, энергия, запасенная реактивными элементами цепи, определяется токами индуктивностей и напряжениями емкостей. Исходя из того, что запасенная энергия является непрерывной функцией времени, приходим к заключению о непрерывности во времени токов индуктивностей и напряжений емкостей. Этот вывод формулируется в виде законов коммутации.

Первый закон коммутации:

В начальный момент времени после коммутации ток индуктивности сохраняет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией:

i_l (0₊) =i_l (0_),

а затем плавно изменяется начиная с этого значения.

Второй закон коммутации:

В начальный момент времени после коммутации напряжение на емкости сохраняет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией:

u_c (0₊) = u_c(0_),

а затем плавно изменяется начиная с этого значения.

Законы коммутации не накладывают ограничений на характер изменения токов емкостей, напряжений индуктивностей и токов или напряжений сопротивлений, которые могут изменяться произвольным образом, в том числе и скачкообразно.

Как известно, в теории цепей рассматриваются процессы, имеющих место в идеализированных цепях при идеализированных внешних воздействиях. Применение чрезмерно упрощенных моделей элементов цепи и внешних воздействий может привести к нарушению предпосылок, использованных при формулировании законов коммутации, и вследствие этого к нарушению самих законов. Так, представляют интерес случаи, когда идеализированные источники энергии в течение бесконечно короткого промежутка времени могут отдавать бесконечно большой ток или напряжение, т. е. развивать бесконечно большую мощность. При таких внешних воздействиях законы коммутации нарушаются и токи индуктивностей или напряжения емкостей изменяются скачкообразно.

Законы коммутации могут не выполнятся и при некоторых коммутациях,

затрагивающих ветви, содержащие реактивные элементы. коммутации такого типа называются некорректными. Анализ процессов в цепях при некорректных коммутациях производят с использованием принципов непрерывности потокосцепления и электрического заряда, которые имеют более общий характер, чем законы коммутации:

Алгебраическая сумма потокосцеплений индуктивностей в любом замкнутом контуре электрической цепи и алгебраическая сумма зарядов емкостей, подключенных к любому узлу электрической цепи, являются непрерывными функциями времени:

Ф(0₊) = Ф(0_); g(0₊) = g(0_).

Следует подчеркнуть, что некорректность коммутации возникает вследствие излишне упрощенного рассмотрения процесса коммутации или в результате применения чрезмерно упрощенных моделей элементов и может быть устроена при более строгом анализе.

Общая характеристика методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях.

Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях состоит из следующих основных операций:

1) Выбора положительных направлений токов в цепях ветви;

2) Определение токов и напряжений до коммутации;

3) Составление характеристического уравнения для свободных токов и нахождения его корней;

4) Нахождение выражения для искомых токов и напряжений как функции времени.

Широко распространенными методами расчета переходных процессов в линейных электрических цепях являются:

1) Классический метод;

2) Операторный метод;

3) Метод расчета с помощью интеграла Дюамеля.

Определение классического метода расчета переходных процессов.

Классическим методом расчета переходных процессов называют метод расчета, в котором решение дифференциального уравнения представляет собой сумму принужденной и свободной составляющих, а определение постоянных интегрирования, входящих в выражение для свободного тока (напряжения), производят путем совместного решения системы линейных алгебраических уравнений по известным значениям корней характеристического уравнения, а также по известным значениям свободной составляющей тока (напряжения) и ее производных, взятых

при t = 0₊ .

Для решения задачи необходимо проделать следующие действия:

1.Записать уравнения Кирхгофа для полных токов.

2. Записать отдельно уравнения Кирхгофа для свободных и принужденных токов.

3. В дифференциальных уравнениях для свободных токов вместо выражения Ldi_св/dt записать p * L*i_св, вместо выражения, ∫ i_свdt записать .i_св/рС и вместо е.д.с. Е записать Е/р.

4. Записать начальные условия для напряжений на емкостях и токов в катушках индуктивностей. до коммутации.

Полученные уравнения представляют собой систему алгебраических уравнений относительно р и не содержат производных и интегралов. Число алгебраических уравнений равно числу неизвестных свободных токов.

Определитель этой системы уравнений Δ равен нулю.

Это уравнение Δ=0 и называется характеристическим уравнением. Неизвестным в нем является величина р, называемая корнем характеристического уравнения. Число корней р_i, равно степени алгебраического уравнения. Корни уравнения могут быть действительными или комплексными. В случае комплексных корней характеристического уравнения переходный процесс носит колебательный характер в случае действительных корней –апериодический характер. Обычно изменения токов и напряжений во времени после коммутации носят экспоненциальный характер.

Рассмотрим примеры расчета переходных процессов классическим методом в цепях первого и второго порядков с источниками постоянной и синусоидальной э.д.с. при нулевых начальных условиях.

Дата добавления: 2015-05-06