что такое отц предмет
2. Основные Понятия и определения в отц
2.1. Классификация цепей, режимы их работы
Электромагнитные процессы, протекающие в электротехнических устройствах (ЭТУ), как правило, достаточно сложны. Однако во многих случаях, их основные характеристики можно описать с помощью таких интегральных понятий, как: напряжение, ток, электродвижущая сила (ЭДС).
Совокупность деталей электротехнического устройства, соединенных проводниками и предназначенная для протекания тока называют электрической цепью (ЭЦ). Совокупность цепей разных ЭТУ образуют сложную ЭЦ.
Такая цепь состоит из отдельных частей (объектов), выполняющих определенные функции и называемых элементами цепи. Основными элементами цепи являются источники и приемники электрической энергии (сигналов). Электротехнические устройства, производящие электрическую энергию, называются генераторами или источниками электрической энергии, а устройства, потребляющие ее – приемниками (потребителями) электрической энергии.
В цепи могут действовать различные виды источников электрической энергии: первичные (батареи, аккумуляторы, механические генераторы) и вторичные (выпрямители, преобразователи разных видов эл. энергии).
Классификация электрических цепей
Линейные и нелинейные цепи
Линейные цепи – это цепи, свойства которых не зависят от величин, направлений токов и напряжений в участках цепи, в них соблюдаются принципы пропорциональности и суперпозиции (наложения). В нелинейных цепях свойства зависят от величин токов и напряжений. При этом линейные цепи описываются линейными уравнениями, нелинейные – нелинейными.
Стационарные и нестационарные цепи
Стационарными называются цепи, в которых не происходит никаких изменений. Нестационарные цепи – это цепи, которые сами меняются.
Различают установившийся или стационарный режим работы электрической цепи (когда процессы в ней описываются стационарными функциями (постоянные величины или периодически изменяющиеся)) и переходной режим работы (переход от одного стационарного режима к другому, где другие токи и напряжения; Переходный режим. начинается после каких-то резких изменений в ЭЦ, которые обеспечиваются срабатыванием коммутационных элементов).
2.2. Основные электрические величины
i(t) – мгновенное значение меняющегося тока
U – постоянное напряжение
u(t) – мгновенное значение меняющегося напряжения
p(t) – мгновенное значение изменяющейся мощности, Р – постоянная мощность.
Электрическое сопротивление проводника R
Все расчеты с использованием электрических величин делаются в основных величинах.
2.3. Основные элементы эц
Для исследования процессов в электрических цепях в теории вводят понятие идеальных элементов ЭЦ – это такие элементы, которые обладают одним конкретным свойством и описываются одним уравнением (бывают исключения).
Все элементы электрической цепи условно можно разделить на активные и пассивные. Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии. К пассивным относятся элементы, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия. К основным характеристикам элементов цепи относятся их вольт-амперные, вебер-амперные и кулон-вольтные характеристики, а также связь между электрическими величинами, описываемые дифференциальными или (и) алгебраическими уравнениями. Если элементы описываются линейными дифференциальными или алгебраическими уравнениями, то они называются линейными, в противном случае они относятся к классу нелинейных. Строго говоря, все элементы являются нелинейными. Возможность рассмотрения их как линейных, существенно упрощает математическое описание и анализ процессов, определяется границами изменения характеризующих их переменных и их частот. Коэффициенты, связывающие переменные, их производные и интегралы в этих уравнениях, называются параметрами элемента.
«Основы теории цепей (часть I)»
Составитель: к.т.н., доц. Михайлов В.И.
Оглавление
Основы теории цепей часть 1 (ОТЦ-1) 3
2. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ Образовательный стандарт дисциплины ОТЦ 3
2. Основные Понятия и определения в ОТЦ 6
2.1. Классификация цепей, режимы их работы 6
2.2. Основные электрические величины 7
2.3. Основные элементы ЭЦ 7
2.4. Модель и схема ЭЦ 11
Схемы замещения источников электрической энергии 13
2.5. Основные топологические понятия и параметры ЭЦ 14
2.6. Законы Кирхгофа 15
3. Анализ режима гармонического тока в линейных электрических цепях 16
3.1. Основные понятия гармонического тока и напряжения 16
3.2. Оценка гармонического тока (напряжения) 16
3.3. Векторное и комплексное представление гармонических функций 17
§4. Законы Кирхгофа в комплексной форме 17
§5. Анализ режима гармонического тока в пассивных элементах 18
§6. Анализ последовательных R, L, C – цепей при гармоническом 20
4. Основные принципы и теоремы и методы расчета в теории цепей 27
§1. Метод токов ветвей (МТВ) 27
§2. Принцип и метод наложения в теории цепей. 28
§3. Метод контурных токов 30
§4. Метод узловых напряжений (МУН) 33
§5. Принцип дуальности ТЭЦ 35
§6. Теоремы об эквивалентных источниках или генераторах 36
§7. Теорема обратимости или взаимности 39
Расчет электрических цепей с управляемыми источниками 41
7. Мощность в цепи переменного тока 43
7. Условия передачи максимума активной мощности источника в нагрузку 47
5. Электрические цепи с взаимно индуктивными 51
связями и методы их расчета 51
6. Резонансные явления и колебательные контуры в электрических цепях 57
Анализ частотных характеристик связанных контуров 75
7. Трехфазные электрические цепи 78
8. Нелинейные электрические цепи 83
Аппроксимация характеристик нелинейных элементов 86
Основы теории цепей часть 1 (отц-1)
1. Введение
1. Представление о дисциплине отц
В настоящее время широко используются электротехнические устройства, где применяется электрическая энергия. Теория цепей изучает процессы в электрических цепях таких устройств с точки зрения инженерной практики. При этом используются понятия физических величин: электрического тока, напряжения, мощности, сопротивления. В общем случае все эти процессы рассматриваются в дисциплине «Электротехника», а теоретические моменты изучаются на кафедре «Теоретических основ радиотехники и связи» в дисциплине» «Основы теории цепей (ОТЦ)».
Базовыми дисциплинами при изучении ОТЦ являются Физика и Высшая математика, а вспомогательной дисциплиной являются Вычислительная техника и информатика. В свою очередь ОТЦ является базой для специальных дисциплин.
Основная задача ОТЦ – изучение методов анализа и синтеза электрических цепей.
Задача анализа это расчет электрических величин для заданной цепи.
Основы теории цепей исследование частотных характеристик цепей первого порядка
Методические указания к лабораторной работе № 103 (EWB)
Цель работы исследовать передаточные частотные характеристики RC–, RL– цепей первого порядка (с одним реактивным элементом).
Основные понятия, расчетные формулы и определения
К простейшим RC–, RL– четырехполюсникам ( четырехполюсникам первого порядка) относятся четырехполюсники, содержащие один реактивный элемент (емкость C или индуктивность L). Они называются также интегрирующими RC–, RL– (рис.2,a) и дифференцирующими RC–, RL–четырехполюсниками (рис.2,б).
Передаточные частотные характеристики четырехполюсников.
Среди передаточных параметров четырехполюсников основным является комплексный коэффициент передачи по напряжению K(j). Он представляет собой отношение комплексного выходного напряжения 
и комплексного входного напряжения 
четырехполюсника:
(1)
где 
модуль комплексного коэффициента передачи по напряжению K(j);
действующие (амплитудные) значения выходного и входного гармонических напряжений;
(u2), (u1) начальные фазы выходного и входного гармонических напряжений.
Зависимости модуля K() и аргумента () комплексного коэффициента передачи от частоты называются соответственно амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристиками цепи.
Расчет и экспериментальное исследование частотных характеристик проводят в установившемся синусоидальном режиме, который реализуется с помощью гармонического входного сигнала. Рассматриваемые в работе четырехполюсники могут быть представлены обобщенной комплексной схемой замещения в виде Г-образного четырехполюсника (рис.2).
В режиме холостого хода комплексный коэффициент передачи по напряжению такого четырехполюсника определяется формулой
(3)
Он зависит от вида комплексных сопротивлений Z1 и Z2 и от сопротивления нагрузки со стороны зажимов 22′. Цепи такого типа (делители напряжения) рассмотрены в предыдущей работе.
На частотах входного гармонического сигнала, когда Z1Z2, модуль коэффициента передачи близок к 1, т.е. K()=1.
Используя выражение (3) для конкретной схемы делителя напряжения (рис.2), т.е. подставив значения Z1 и Z2, можно получить выражения АЧХ и ФЧХ K(j).
В таблице 1 приведены выражения и графики частотных характеристик интегрирующих и дифференцирующих RC и RLцепочек.
Р 
ассмотрим в качестве примера интегрирующую RCцепь (рис.1,а). Подставляя в выражение (2) Z1=R, Z2=1/jC и выполняя преобразования, получим аналитическое выражение комплексного коэффициента передачи по напряжению K(j):
О 
тсюда:
Модуль K(j) и аргумент () комплексного коэффициента передачи зависят от частоты, т.к. в цепи имеется емкость, сопротивление которой зависит от частоты.
Расчет частотных характеристик всегда проводят в определенном диапазоне частот, который выбирают по выражению АЧХ. Для цепей первого порядка модуль коэффициента передачи по напряжению можно представить в виде:
где a безразмерный параметр (обобщенная расстройка), который зависит от частоты . В нашем примере a=RC.
Наиболее характерные свойства функции K() проявляются в диапазоне частот, в котором параметр a меняется в пределах: 0.1 1 / 3 1 2 3 > Следующая > >>
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Основы теории цепей
Методические указания к лабораторным работам № 1 – 5
для студентов всех форм обучения направлений
550400 Телекоммуникации и
Составители: С.М. Зраенко, В.П. Гуляев
Научный редактор: доцент, кандидат технических наук А.С. Лучинин
Методические указания обсуждены на заседании кафедры Общепрофессиональных дисциплин и рекомендованы для студентов всех форм обучения направлений 550400 Телекоммуникации и 654200 Радиотехника (Протокол №___ от ________________ ).
Заведующий кафедрой Б.А.Панченко
Основы теории цепей: Методические указания к лабораторным работам № 1-5 /С.М. Зраенко, В.П. Гуляев – Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009. – 47 с.
Указания включают описание лабораторного стенда, пяти лабораторных работ, методику проведения измерений и требования, предъявляемые к студентам при прохождении лабораторного практикума.
Библиография: 13 назв., рис. 25, табл. 3.
© УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009
Содержание
Общие требования при прохождении лабораторного практикума
Описание приборов и методика проведения измерений
Описание лабораторного стенда
Лабораторная работа №1. Изучение реальных элементов цепей, лабораторного стенда и методики проведения измерений
Лабораторная работа № 3. Исследование индуктивно связанных цепей
Лабораторная работа № 4. Исследование последовательного колебательного контура
Лабораторная работа № 5. Исследование пассивных четырехполюсников
Общие требования при прохождении лабораторного практикума
Целью лабораторного практикума по дисциплине «Основы теории цепей» является экспериментальное подтверждение теоретических положений, ознакомление с типовыми измерительными приборами и овладение методикой основных электрических измерений.
Выполнение каждой работы состоит из трех основных этапов:
1. Домашняя подготовка.
2. Выполнение эксперимента в лаборатории.
3. Составление отчета. Форма отчета приведена в Приложении 1.
1. ДОМАШНЯЯ ПОДГОТОВКА
Во время домашней подготовки к лабораторной работе студент обязан:
а) внимательно ознакомиться с соответствующими теоретическими разделами дисциплины;
б) выполнить требуемые предварительные расчеты и построить графики, заданные в расчетной части лабораторной работы (числовые данные для расчетов помещены в Приложении 2 к настоящим методическим указаниям);
в) составить необходимые принципиальные и монтажные схемы эксперимента, продумать назначение каждого прибора и элементов лабораторного стенда, а также порядок их включения и методику проведения лабораторной работы;
г) подготовить ответы на контрольные вопросы.
2. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА В ЛАБОРАТОРИИ
Если предъявляемый материал признан удовлетворительным, преподаватель задает контрольные вопросы, касающиеся предстоящей лабораторной работы.
Если материалы, представленные студентом, или его ответы на контрольные вопросы признаны неудовлетворительными, студент к выполнению лабораторной работы не допускается.
Студенты, допущенные к выполнению работы, выполняют ее в соответствии с настоящими указаниями.
Перед проведением цикла лабораторных работ, все студенты должны быть ознакомлены (под расписку) с инструкцией по технике безопасности и правилами внутреннего распорядка в лаборатории.
Лабораторные работы выполняются бригадами в часы, предусмотренные расписанием занятий. Состав бригады не более трех человек.
При сборке установки студенты должны обращать особое внимание на выполнение монтажных схем. Монтажную схему следует собирать, используя наименьшее количество соединительных проводов. Все контактные соединения должны быть надежными и выполнены технически грамотно. В качестве нулевого потенциала следует выбирать шину с наибольшим количеством соединенных гнезд. При необходимости можно производить «размножение» гнезд соответствующим соединением с не занятыми в монтаже шинами.
Расчеты, основанные на экспериментальных данных, выполняются в лаборатории в процессе работы.
Экспериментальная часть работы считается выполненной после просмотра и утверждения черновика преподавателем.
3. СОСТАВЛЕНИЕ И СДАЧА ОТЧЕТА
Все отчеты по лабораторным работам выполняются на листах стандартного формата. После защиты и сдачи отчета преподавателю студент получает зачет по проделанной лабораторной работе.
В отчете должны быть отражены:
Наименование и цель работы;
Перечень применяемых в лабораторных исследованиях приборов с указанием их типов;
Результаты по выполненным расчетным домашним заданиям с кратким обоснованием методики расчета, необходимыми формулами и полученными результатами. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулы, расшифровываются в тексте отчета;
Экспериментальная часть работы. Указывается наименование эксперимента, приводятся необходимые принципиальные схемы эксперимента и пояснения к проводимым экспериментам. Результаты проведенных экспериментов должны быть представлены в виде таблиц, необходимых расчетов с пояснениями выполняемых действий и графиков. Необходимые графики вычерчиваются на миллиметровой бумаге с обязательным наименованием каждого графика, обозначением величин, откладываемых по осям и с указанием масштаба. При размещении рисунков и графиков в тексте их размер должен быть не менее 1015 см, при этом они должны помещаться после первого упоминания в тексте или в конце отчета в виде приложения;
Выводы по выполненной работе. В выводах необходимо отобразить сравнение результатов домашнего расчета и результатов экспериментального исследования с объяснением возможно полученных расхождений.
Защита и сдача отчета проводится индивидуально каждым студентом.
ОТЦ конспект лекций
Федеральное агентство связи ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики» Уральский технический институт связи и информатики (филиал)
Конспект лекций, по дисциплине ОТЦ
(Основы Теории Цепей)
Выполнил: Блинков. Е. М
Студент 2-го курса ВПО Группы ВЕ-31б.
Руководитель: Гуляев. В. П.
ГЛАВА-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ТЕОРИИ
1.4. Электрическая цепь, её элементы и модели.
Влияние частоты на свойства элементов.
1.5. Электрическая схема, топология электрической цепи.
1.7. Принцип эквивалентности. Преобразования электрических схем. 19
Последовательное соединение элементов.
Параллельное соединение емкостных элементов.
1.12. Теорема Телледжена. Баланс мощностей.
ГЛАВА-2. МЕТОДЫ РАСЧЁТА ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
2.4. Метод узловых потенциалов.
ГЛАВА-3. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ В РЕЖИМЕ
Действующее значение гармонического тока.
3.3. Гармонические колебания в резистивных, индуктивных и ёмкостных
3.4. Гармонические колебания в цепи при последовательном соединении
3.5. Гармонические колебания в цепи при параллельном соединении R, L,
3.7. Индуктивно-связанные цепи при гармоническом воздействии.
ГЛАВА-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ.
1.1. Электрический ток.
Ток – направленное движение заряженных частиц под воздействием элек-
трического поля. Эл. ток характеризуется скалярной физической величиной.
Направление тока условно принято считать от положительного к отрица-
тельному полюсу, а носители заряда, в своё время, для токов проводимости дви-
жутся в обратном направлении.
Напряжение – скалярная физическая величина, характеризующая работу по перемещению единичного заряда из одной точки в другую. В некоторых случаях напряжение называю разностью потенциалов.
Если отсчёт идет от высокого потенциала к низкому, то направление счита-
ется положительным, в противном случае отрицательным.
1.4. Электрическая цепь, её элементы и модели.
Электрическая цепь – совокупность устройств, предназначенных для про-
хождения токов и работающих по законам тока и напряжения.
Источники энергии – тепловые, химические индукционные технические средства, генерирующие токи или напряжения.
Приёмник – устройство потребляющее энергию и преобразующее её в
Идеализированные модели – применяются для аппроксимации (прибли-
жения) реальных моделей.
Элементы эл. цепи бывают активные и пассивные, управляемые и управ-
Система уравнений, составляющая схему процессов в цепи, называют мате-
1.4.1. Пассивные элементы.
Резистивное сопротивление (резистор) – идеализированный элемент, об-
ладающий только свойством необратимого рассеяния энергии. Математическая модель, описывающая резистивное сопротивление, определяется законом Ома:
; G – проводимость, измеряется в сименсах [См]. ВАХ резистора ли-
нейна. Мощность на резисторе определяется из соотношения (1.5).
Индуктивный элемент – идеализированный элемент, обладающий только свойством накопления энергии магнитного поля.
Связь между током и напряжением определяется согласно закону электро-
Напряжение на индуктивном элементе пропорционально скорости измене-
ния протекающего через него тока. Индуктивные свойства проявляются только при воздействии переменным током.
Емкостной элемент – идеализированный элемент электрической цепи, об-
ладающий только свойством накапливать энергию электрического поля.
Связь между током и напряжением:
Ток на ёмкостном элементе пропорционален скорости изменения прило-
женного к нему напряжения. При постоянном токе ёмкостной элемент имеет бес-
конечно большое сопротивление и эквивалентен разрыву цепи.
Мощность электрических колебаний в ёмкостном элементе:
Энергия, запасенная в ёмкостном элементе к моменту времени t :
Влияние частоты на свойства элементов
ние тока на поверхность проводника.
1.4.2. Активные элементы.
Активными элементами электрической цепи являются зависимые и незави-
симые источники электрической энергии. К зависимым источникам относятся электронные лампы, транзисторы, операционные усилители и т. д. К независимым источникам – аккумуляторы, электрогенераторы, термоэлементы, пьезодатчики и другие преобразователи. Независимые источники могут быть представлены в ви-
де двух моделей: источника напряжения (ИН) и источника тока (ИТ).
Независимым источником напряжения называют идеализированный двух-
полюсный элемент, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока. (Рис. 1.5 а, б, в).
ВАХ идеального источника напряжения представляет собой прямую линию, па-
раллельную оси токов (Рис. 1.6 а).
Источник напряжения полностью ха-
рактеризуется своим задающим напря-
(ЭДС). Внутреннее сопротивление ИН равно нулю. Такой идеализированный источник способен отдать во внешнюю
цепь бесконечно большую мощность. Физически реализовать такой источник нельзя.
Независимым источником тока называют идеализированный двухполюс-
ный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. (Рис. 1.5 г ).
1.6 б ). Такой источник также способен отдать во внешнюю цепь бесконечно большую мощность и также физически невозможно его реализация.
Свойства реальных источников с конечным внутренним сопротивлением R г
можно моделировать с помощью независимых источников напряжения и тока с дополнительно включенными сопротивлениями R г или проводимостью G г (Рис.
1.5 д, е ). Напряжение u и отдаваемый ток i этих источников зависят от параметров подключаемой к ним цепи, а их ВАХ имеет тангенс угла наклона пропорциональ-
ный R г и G г соответственно (Рис. 1.6. а, б, штриховые линии).