Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Основы теории цепей 2

Содержание
1. Способы представления и параметры
2. Элементы R,L,C в цепи синусоидального тока
3.Алгебра комплексных чисел
4. Символический метод
5. Законы цепей в символической форме
Список литературы
1. Способы представления и параметры
Переменный ток (напряжение) – это ток (напряжение), изменяющийся во времени либо по величине, либо по направлению, либо и по величине и по направлению. Частным случаем переменного тока является периодический ток.
Минимальный промежуток времени, по истечении которого повторяются мгновенные значения в том же порядке, называется периодом T[с] функции.
Синусоидальные токи и напряжения – это частный случай периодических токов и напряжений:
/>
Величину обратную периоду называют частотой: />[Гц].
Периодические токи и напряжения характеризуются:
— амплитудным значением (Im, Um) – максимальным значением за период;
— средним значением (I0 ,, IСР, U,, UСР)
/>;
— средневыпрямленным значением (Iср. в., Uср. в.)
/>;
— действующим значением (I, U, Е, J).
Действующим значением периодического тока />называется такая величина постоянного тока, которая за период оказывает такое же тепловое действие, что и периодический ток.
Пусть
/>
тогда мгновенная мощность переменного тока:
/>.
Энергия, выделяющаяся за период в сопротивлении
/>.
Пусть по тому же сопротивлению R протекает постоянный ток, тогда мгновенная мощность постоянна: />
/>.
Приравнивая энергии />и />, получим величину постоянного тока, оказывающего такое же тепловое действие, что и периодический ток, т.е. действующее значение периодического тока:
/>.
Аналогично записывают формулу для действующего значения напряжения.
Активная мощность Р — этосреднее значение мгновенной мощности за период:
/>.
Наиболее распространенным периодическим током является синусоидальный ток. Это связано с тем, что периодические сигналы, встречающиеся в электротехнике, можно представить в виде суммы синусоидальных функций кратных частот (ряд Фурье) и синусоидальный режим является наиболее экономичным режимом в цепях (минимальные потери).
В стандартной форме синусоидальные токи и напряжения записывают следующим образом:
/>и />
— />и /> — амплитудные значения,
— /> — называется фазой и показывает состояние, в котором находится изменяющаяся величина.
— /> — угловая частота,
— />— начальная фаза, т.е. фаза в момент начала отсчета времени. На графике начальную фазу определяют от момента перехода синусоиды с отрицательных значений к положительным до начала координат.
/>
Два колебания одинаковой частоты совпадают по фазе, если у них одинаковые начальные фазы; сдвинуты по фазе, если у них разные начальные фазы. Синусоида с большей начальной фазой опережает синусоиду с меньшей начальной фазой. Если сдвиг фаз равен />говорят, что синусоиды в противофазе. Если сдвиг фаз />, то синусоиды в квадратуре.
Для синусоидальных колебаний имеем:
/>
/>
/>
/>
/>/>
Интеграл от второго слагаемого =0 (см. вывод среднего значения).
В цепях синусоидального тока и напряжения мощность в каждый момент времени различна. Поэтому из равенства теплового действия выводят понятие активной мощности Р.
2. Элементы R,L,C в цепи синусоидального тока
Пусть через каждый элемент протекает синусоидальный ток />.
/>
Тогда, согласно компонентным уравнениям и с учетом синусоидальности тока получаем:
/>;
/>;
/>
Напряжения на элементах в цепи синусоидального тока так же синусоидальны и имеют ту же частоту, но другие амплитуды и начальные фазы. Учитывая стандартную запись напряжения />, получаем
R
L
C
/>
/>
/>
/>
/>
/> --PAGE_BREAK--
Напряжение на сопротивлении совпадает с током по фазе, напряжение на емкости отстает от тока на 90, напряжение на индуктивности опережает ток на 90.
Определим мгновенную и активную мощности на каждом элементе:
/>
/>;
/>/>;
/>/>.
для R
/>
для L
/>
для C
/>
Таким образом, мгновенная мощность во всех элементах изменяется с двойной частотой тока. Однако мгновенная мощность в сопротивлении Rсодержит еще постоянную составляющую, поэтому активная мощность получается больше нуля. Индуктивность и емкость активной мощности не потребляют: половину периода мощность поступает от внешней цепи, а во вторую половину периода эти элементы отдают мощность во внешнюю цепь. В те моменты времени, когда индуктивность потребляет активную мощность, емкость генерирует её и наоборот.
Так как сопротивление Rпотребляет активную мощность, то его называют активным сопротивлением. Индуктивность и емкость активной мощности не потребляют, поэтому их называют реактивными сопротивлениями и обозначают соответственно />[Oм]и />[Oм].
/>
Для расчета режима в цепи синусоидального тока можно записать систему уравнений по законам Кирхгофа, используя полученные соотношения между напряжением и током на элементах. Это будет система тригонометрических уравнений. Уравнения будут содержать синусоиды различной амплитуды и начальной фазы и необходимо проводить много тригонометрических преобразований, что не всегда удобно. Поэтому разработан специальный метод анализа режимов цепей синусоидального тока – метод комплексных величин или символический метод.
3. Алгебра комплексных чисел
Комплексным числом называют пару чисел, изображающих вектор на комплексной плоскости. Будем изображать комплексное число заглавной буквой с чертой внизу (/>). Вводится мнимая единица: />
/>
Комплексное число может быть представлено в разных формах:
– показательная форма: />/>— это вектор на комплексной плоскости, где/>— длина (модуль) вектора, />— аргумент или фаза. Фазу всегда отсчитывают против часовой стрелки от положительного направления вещественной оси;
– алгебраическая форма: />– это точка на комплексной плоскости, где />— координаты по вещественной и мнимой осям, причем:
/>/>
/>, />,
/>, если />,
/>=
/>, если />.
Переход от одной формы записи комплексного числа к другой:
/>.
Складывать комплексные числа предпочтительно в алгебраической форме либо геометрически по правилу параллелограмма: />
Вычитать комплексные числа удобно в алгебраической форме либо геометрически по правилу параллелограмма (вектор разности направлен из конца вычитаемого в конец уменьшаемого): />
Умножать и делить комплексные числа удобнее в показательной форме:
/>; />.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Комплексные числа, не зависящие от времени, обозначают заглавными буквами с чертой внизу: />, а комплексно сопряженные им числа обозначают еще и звездочкой сверху/>: это числа, у которых та же вещественная часть, а мнимая с обратным знаком.
Комплексные числа, которые являются функциями времени, обозначают заглавными буквами с точкой сверху: />, а комплексно сопряженные им числа обозначают заглавными буквами со звездочкой сверху />: это числа, у которых тот же модуль, но фаза с обратным знаком.
Так как />, то умножить комплексное число на jэто значит, не изменяя его модуля, увеличить фазу на 900 или повернуть соответствующий вектор на 90против часовой стрелки. Разделить на j— наоборот:
/>.
4. Символический метод
Пусть есть комплексное число с линейно изменяющимся во времени аргументом: />. На комплексной плоскости это число представляет неизменный по длине вектор, вращающийся против часовой стрелки с постоянной скоростью w.
/>
Любую синусоидальную функцию времени можно представить в виде проекции на вещественную или мнимую ось соответствующего вращающегося вектора.
/>
Проекция вектора на мнимую ось дает синусоидально изменяющуюся функцию времени:
/>
Вводят специальное обозначение (символы):
/> — комплекс амплитудного значения тока или
/> — комплекс амплитудного значения напряжения. Они содержат информацию об амплитуде и начальной фазе синусоидального колебания.
Комплекс амплитудного значения деленный на/>, дает комплекс действующего значения:
/> и />.
Комплекс амплитудного или комплекс действующего значения позволяют перейти к мгновенному значению, например:
/>/>;
/>/>.
5. Законы цепей в символической форме
1. Первый закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма мгновенных значений токов ветвей, сходящихся в одном узле, равна нулю./>.
Подставим вместо каждого мгновенного значения тока его представление в виде комплекса амплитудного значения, тогда />.
Так как в любой момент времени нулю равна сумма проекций вращающихся векторов, следовательно, нулю должна равняться сумма самих вращающихся векторов, т.е. получим />. Так как />, то сократим на нее и получим />.
Алгебраическая сумма комплексов амплитудных значений токов ветвей, сходящихся в одном узле, равна нулю.
Поделив на />, получим первый закон Кирхгофа для комплексов действующих значений.
/>
2. Второй закон Кирхгофа
После аналогичных преобразований получим:
/>или />.
Алгебраическая сумма комплексов амплитудных (действующих) значений напряжений на всех элементах контура, кроме ЭДС равна алгебраической сумме комплексов амплитудных (действующих) значений ЭДС этого же контура.
Однако для самих амплитудных и действующих значений законы Кирхгофа не выполняются.
Список литературы
1. Основы теории цепей. Учебник для вузов./ Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов.-5-е изд. перераб.-М.: Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
2. Теория электрических цепей: Методические указания к лабораторным работам / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: С.М. Милюков, В.П. Рынин; Под ред. В.П. Рынина. Рязань, 2002. 16 с.,2004. 20 с. (№3282, №3624)
3. Основы теории цепей: Методические указания к курсовой работе / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: В.Н. Зуб, С.М. Милюков. Рязань, 2005. 16 с.
4. Теоретические основы электротехники. / Г.И. Атабеков, С.Д. Купалян, А.В. Тимофеев, С.С. Хухриков.-М.: Энергия, 1979. 424 с.
5. М.Р. Шебес. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. М.: Высшая школа, 1990. 528 с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Биологическая роль каротиноидов
Реферат Первые политические и социально-экономические мероприятия Советской власти в период с октября 1917 года и до начала Гражданской войны
Реферат "Такие неслучайные совпадения"
Реферат Разработка эффективных систем защиты информации в автоматизированных системах
Реферат Основания и условия назначения ежемесячного пожизненного содержания судей
Реферат Влияние телевидения на социальное настроение молодежи г. Иваново
Реферат "У рекламы одна цель продать товар, все остальное от лукавого"
Реферат Love Song Explication Essay Research Paper The
Реферат Рынок корпоративных ценных бумаг
Реферат Состав и характеристика нормативно-справочной информации
Реферат Выставки как инструмент продвижения.
Реферат 010400. 62 Прикладная математика и информатика Степень
Реферат Основания освобождения от юридической ответственности. Презумпция невиновности
Реферат Политический конфликт в России
Реферат Логарифмические частотные характеристики и передаточные функции радиотехнической следящей системы