Математика	Физика	Химия	Биология	Техника и технологии
	Бессонов Л.А. Б53 Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. — 10-е изд. — М.: Гардарики, 1999. — 638 с: ил. ISBN 5-8297-0026-3 (в пер.) Изложены традиционные и новые, появившиеся в последние годы вопросы теории линейных и нелинейных электрических цепей, предусмотренные программой курса ТОЭ. К традиционным разделам линейных цепей относятся: • свойства цепей и методы их расчета при постоянных, синусоидальных, периоди-; ческих несинусоидальных и импульсных воздействиях; топология цепей; графы; к-, т-, RC- и активные ЛС-фильтры; четырехполюсники и многополюсники; трехфазные цепи; расчет переходных процессов классическим, операторным методом, с помощью интеграла Дюамеля, методом пространства Состояний, спектральным методом; преобразования Фурье; установившиеся и переходные процессы в линиях с распределенными параметрами; синтез цепей. К нетрадиционным разделам теории цепей относятся: диакоптика нелинейных цепей; теорема Теллегена; имитированные элементы; преобразование Брутона; преобразование Гильберта; дискретные сигнали и их обработка; г-преобразования; цифровые фильтры; переходные процессы в цепях с управляемыми индуктивными нелинейными элементами, в цепях с термисторами, в нелинейных электромеханических и других системах; магнитные линии с распределенными параметрами при постоянных и синусоидальных воздействиях; объяснено многообразие -типов •' движений в нелинейных цепях; рассмотрены физические причины возникновения субгармонических колебаний, автомодуляции и хаоса. По всем разделам д ны примеры, а в конце каждой главы — вопросы и задачи для самопроверки. Для студентов высших учебных заведений технического профиля.
Теоретические основы электротехники являются базовым курсом, на который опираются профилирующие дисциплины многих высших технических учебных заведений. В соответствии с новыми учебными планами и спецификой отдельных вузов студенты одних специальностей изучают курс ТОЭ. в течение трех семестров, других — в течение двух семестров. В обоих случаях первые два семестра студенты всех специальностей изучают теорию линейных и нелинейных электрических цепей (I и II части курса ТОЭ). В третьем семестре студенты изучают теорию электромагнитного поля (III часть курса ТОЭ). Учебник состоит из двух частей: часть I (главы 1 —12 и 8 приложений) посвящена теории линейных электрических цепей, часть II (главы 13—18) — теории нелинейных электрических цепей. Как и в предыдущих изданиях, материал курса ТОЭ разделен на: обязательный для студентов всех специальностей, в учебных планах которых имеется курс ТОЭ (этот материал — ядро курса — набран нормальным шрифтом (корпусом), и специальный, в неодинаковой степени необходимый студентам различных специальностей (этот материал набран петитом и расположен либо в основном тексте, либо в приложениях). В зависимости от специфики института, фа10гльтета и специальности кафедра ТОЭ того или иного вуза должна указать студенту, какие разделы специального материала он дол^н изучить; Учебник написан так, что допускает возможность перестановки некоторых глав, если в этом возникнет необходимость в каком-либо вузе, где сложилась традиция несколько иной последовательности изложения материала. К изучению курса ТОЭ студенты приступают после освоения разделов «Электричество и магнетизм» курса физики и разделов «Дифференциальное и интегральное исчисление и матричная алгебра» курса математики. Поэтому элементы теории электрических цепей и теории поля студентам, приступающим к изучению ТОЭ, в определенной мере известны. В курсе ТОЭ эти знания расширяются, углубляются, дополняются и доводятся до уровня, соответствующего современной теории электрических цепей и теории поля и достаточного для решения зйдач, с которыми инженеру придется встретиться в своей практической деятельности. . ,^,г. ..oj п^пяи ivy^jca 1 uc» студент учится правильно ставить электротеЛ ническую задачу, составлять ее расчетную модель в требуемом диапазр]!^ частот и амплитуд воздействий, выбирать наиболее рациональный мет«^ решения, интерпретировать получаемые результаты и, если потребует^ уточнять расчетную модель. Изучение курса ТЬЭ способствует развитик»^ студентов инженерной интуиции. Первую главу курса можно рассматривать как связующее звено меяш курсом физики и курсом ТОЭ, где в краткой форме рассмотрены свойспц электромагнитных полей, основ^ные величины, которые их характеризую^^ интегральные и дифференциальные формы записи основных законен электромагнитного поля. Исходя из уравнений электромагнитного пол<\|( дается вывод законов Кирхгофа, которым подчиняются электрическщ цепи, рассматривается элементная база теории цепей и показывается, кш в теории цепей осуществляется переход от реальных электротехничеооИ устройств к их схемам замещения. ВI части iQ^pca рассмотрены свойства! методы анализа линейных электрических цепей с сосредоточенными и p^cSi пределенными параметрами при постоянных, синусоидальных и npOU^j вольных воздействиях. Во И части icypca рассмотрены нелинейные эмЫ. трические и магнитные цепи. Под нелинейными электрическими цепяММ понимают электрические цепи, содержащие элементы с нелинейны\|1$1\|\| вольт-амперными, вебер-амперными и кулон-вольтными характеристнШ)^ ми. Если цепь содержит хотя бы один такой элемент и изображающая то<^ в процессе работы перемещается по существенно нелинейному участку Щ(\| рактеристики этого элемента, то она принадлежит к рассматриваемош классу цепей. \| Хотя к нелинейным электрическим и магнитным цепям и примен\|М1Ш1 законы Кирхгофа, но такие методы расчета, как методы узловых потени\|^\| лов и контурных токов, а в более общем смысле — методы, основ1анные tti принципе наложения и на постоянстве параметров элементов цепей, ря«?\| смотренные в I части курса, к нелинейным цепям неприменимы. Дел^ \| том, что сопротивление и проводимость нелинейного резистора, равно КЩ индуктивность нелинейной индуктивной катушки и емкость нелинейнйШ конденсатора, являются нелинейными функциями мгновенного значе1\|\|в\| тока (напряжения) на этих элементах, т.е. представляют собой переменЙЩ величины, а потому для расчета малопригодны. Вместо них используш вольт-амперные характе]'истики нелинейных резистивных сопротивлений}' вебер-ампериые характеристики нелинейных индуктивностей и к/йШ^ вольтные характеристики нелинейных конденсаторов. Один и тот же нелинейный элемент в зависимости от поставленной при исследовании задачи И выбранного метода анализа должен быть описан различными характериС* тиками. При определенных условиях в некоторых нелинейных цепях могут воз- икать физические явления, принципиально невозможные в линейных: втоколебания, субгармонические колебания, автомодуляция, триггерные явления, зависимость установившегося процесса от начальных условий, хаотические движения и др. Приступая к расчету токов и напряжений или исследованию условий существования того или иного явления, надлежит правильно поставить саму задачу, принимая во внимание то главное, что оказывает решающее влияние на процессы в цепи, и пренебрегая относительно второстепенными факторами. Если этого не сделать, задача может оказаться трудноразрешимой, а само решение, если оно будет получено, — малообозримым. Однако и после ряда упрощающих допущений процессы в нелинейных цепях описываются одним или несколькими нелинейными дифференциальными уравнениями, точное решение которых, как правило, неизвестно. Поэтому возникает задача, каким образом можно решать нелинейные дифференциальные уравнения приближенно, применяя специфические методы, разработанные для нелинейных цепей, а также приемы, рассмотренные в I части курса для линейных цепей, используемые при кусочно-линейной аппроксимации характеристик нелинейных элементов. •Ф- Автор выражает благодарность за высказанные полезные замечания, способствовавшие улучшению книги, товарищам по работе на кафедре ТОЭ Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (Технического университета) канд. техн. наук доцентам В.И. Цыганову, С.А. Милениной и ст. преподавателю С.Э. Расовской. Все замечания по книге направлять в издательство «Гардарика» по адресу: 107005, Москва, ул. Ф. Энгельса, 3/5, стр. 6. Автор ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.................................... Часть I. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ.............. Глава первая. Основные положения теории электромагнитного поля и их применение к теории электрических цепей.................. §1.1. Электромагнитное поле как вид материи ................ §1.2. Интегральные и дифференциальные соотношения между основными величинами, характеризующими поле.................. § 1.3. Подразделение электротехнических задач на цепные и полевые . . . § 1.4. Конденсатор................................. § 1.5. Индуктивность. Явление самоиндукции................. § 1.6. Взаимная индуктивность. Явление взаимоицоукции.......... § 1.7. Схемы замещения реальных электротехнических устройств...... Вопросы для самопроверки............................... Глава вторая. Свойства линейных электрических цепей и методы их расчета. Элекфические цепи постоянного тока....... .......... § 2.1. Определение линейных и нелинейных электрических цепей..... § 2.2. Источник ЭДС и источник тока..................... § 2.3. Неразветвленные и разветвленные электрические цепи....... § 2.4. Напряжение на'участке цепи.................... §2.5. Закон Омадляучастка цепи, не содержащего источника ЭДС ... § 2.6. Закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС. Обобщенный закон Ома......................... § 2.7. Законы Кирхгофа........ .................. § 2.8. Составление уравнений для расчета токов в схемах с помощью законов Кирхгофа............................. § 2.9. Заземление одной точки схемы..................... § 2.10. Потенциальная диаграмма........................ § 2.11. Энергетический баланс в электрических цепях............ §2.12. Методпропорциональныхвеличин.................... § 2.13. Метод контурных токов......................... § 2.14. Принцип наложения и метод наложения................ § 2.15. Входные и взаимные проводимости ветвей. Входное сопротивление § 2.16. Теорема взаимности...... .............. ..... § 2.17. Теорема компенсации.......................... §2.18. Линейные соотношения в электрических цепях............ § 2.1-9. Изменения токов ветвей, вызванные приращением сопротивления одной ветви (теорема вариаций).................... § 2.20. Замена нескольких параллельных ветвей, содержащих источники ЭДС и источники тока, одной эквивалентной............. § 2.21. Метод двух узлов............................. § 2.22. Метод узловых потенциалов....................... § 2.23. Преобразование звезды в треугольник и треугольника в звезду • • • § 2.24. Перенос источников ЭДС и источников тока............. § 2.25. Активный и пассивный двухполюсники..... ...... § 2.26. Метод эквивалентного генератора................... § 2.27. Переодча энергии от активного двухполюсника нагрузке ...... § 2.28. Передача энергии по линии передач..............^ . • . § 2.29. Некоторые выводы по методам расчета электрических цепей .... § 2.30. Основные свойства матриц и простейшие операции с ними..... § 2.31. Некоторые топологические понятия и топологические матрицы . . § 2.32 Запись уравнений по законам Кирхгофа с помощью топологических матриц ........................................ 74 §2.33. Обобщенная ветвь электрической цепи......................75 § 2.34. Выводуравнений метода контурных токов с помощью топологических матриц........................................75 § 2.35. Выводуравнений метода узловых потенциалов с помощью топологических матриц...............................77 § 2.36. Соотношения между топологическими матрицами...............77 § 2.37. Сопоставление матрично-топологического и традиционного направлений теории цепей.............................79 Вопросы для самопроверки...................................80 Глава третья. Электрические цепи однофазного синусоидального тока...........81 §3.1. Синусоидальный ток и основные характеризующие его величины ......81 § 3.2. Среднее и действующее значения синусоидально изменяющейся величины..................>....................82 §3.3. Коэффициент амплитуды и коэффициент формы................83 • § 3.4. Изображение синусоидально изменяющихся величин векторами на комплексной плоскости. Комплексная амплитуда. Комплекс действующего значения..............................83 § 3.5. Сложение и вычитание синусоидальных функций времени на комплексной плоскости. Векторная диафамма.................85 §3.6. Мгновенная мощность...............................86 § 3.7. Резистивный элемент в цепи синусоидального тока...............86 § 3.8. Индуктивный элемент в цепи синусоидального тока..............87 § 3.9. Емкостный элемент в цепи синусоидального тока.................89 § 3.10. Умножение вектора нау и -у............................90 §3.11. Основы символического метода расчета цепей синусоидального тока ... .91 § 3.12. Комплексное сопротивление. Закон Ома для цепи синусоидального тока..........................................92 § 3.13. Комплексная проводимость............................93 §3.14. Треугольник сопротивлений и треугольник проводимостей..........93 § 3.15. Работа с комплексными числами.........................94 §3.16. Законы Кирхгофа в символической форме записи ...............95 §3.17. Применение к расчету цепей синусоидального тока методов, рассмотренных в главе «Электрические цепи постоянного тока».......96 § 3.18. Применение векторных диафамм при расчете электрических цепей синусоидального тока................................97 §3.19. Изображение разности потенциалов на комплексной плоскости.......100 § 3.20. Топофафическая диафамма........................... 100 §3.21. Активная, реактивная и полная мощности...................103 § 3.22. Выражение мощности в комплексной форме записи.............104 § 3.23. Измерение мощности ваттметром........................105 § 3.24. Двухполюсник в цепи синусоидального тока..................106 §3.25. Резонансный режим работы двухполюсника..................108 #§ 3.26. Резонанс токов..................................108 §3.27. Компенсация сдвига фаз.............................ПО §3.28. Резонанс напряжений..............................НО § 3.29. Исследование работы схемы рис. 3.26,а при изменении частоты и индуктивности...................................112 § 3.30. Частотные характеристики двухполюсников.................. ИЗ § 3.31. Канонические схемы. Эквивалентные двухполюсники............116 §3.32. Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке...........117 §3.33. Согласующий трансформатор..........................117 §3.34. Идеальный трансформатор ...........................118 § 3.35. Падениеш потеря напряжения в линии передачи энергии..........119 § 3.36. Расчет электрических цепей при наличии в них магнитно-связанных катушек................................... § 3.37. Последовательное соединениедвух магнитно-связанных катушек . . § 3.38. Определение взаимной индуктивности опытном путем......... § 3.39. Трансформатор. Вносимое сопротивление................ § 3.40. Резонанс в магнитно-связанных колебательных контурах....... § 3.41. «Развязывание» магнитно-связанных цепей .............. § 3.42. Теорема о балансе активных и реактивных мощностей (теорема Лонжевена)................................. § 3.43. Теорема Теллегена............................. § 3.44. Определение дуальной цепи........................ §3-45. Преобразование исходной схемы в дуальную.............. Вопросы для самопроверки...................... Глава четвертая. Четырехполюсники. Цепи с управляемыми источниками. Круговые диаграммы................................... §4.1. Определение четырехполюсника..................... §4.2. Шесть форм записи уравнений четырехполюсника........... §4.3. Выводуравнений вЛ-форме........................ § 4.4. Определение коэффициентов Л-формы записи уравнений четырехполюсника.............................. §4.5. Т-и П-схемы замещения пассивного четырехполюсника........ § 4.6. Определение коэффициентов К-, Z-, G- и Я-форм записи уравнений четырехполюсника.............................. § 4.7. Определение коэффициентов одной формы ур?внений через коэффициенты другой формы........................ § 4.8. Применение различных форм записи уравнений четырехполюсника. Соединения четырехполюсников. Условия регулярности ........ § 4.9. Характеристические и повторные сопротивления четырехполюсников . § 4.10. Постоянная передача и единицы измерения затухания.......... § 4.11. Уравнения четырехполюсника, записанные через гиперболические функции .......................... .......... § 4.12. Конвертор и инвертор сопротивления................... § 4.13. Гиратор.................................... §4.14. Операционный усилитель.......................... § 4.15. Управляемые источники напряжения (тока)................ § 4.16. Активный четырехполюсник......................... § 4.17. Многополюсник............................... § 4.18. Постро'ение дуги окружности по хорде и вписанному углу........ § 4.19. Уравнение дуги окружности в векторной форме записи......... § 4.20. Круговые диаграммы............................. § 4.21. Круговая диаграмма тока двух последовательно соединенных сопротивлений ............. .................. § 4.22. Круговая диаграмма напряжения двух последовательно соединенных сопротивлений ................................ § 4.23. Круговая диаграмма тока активного двухполюсника........... § 4.24. Круговая диаграмма напряжения четырехполюсника .......... § 4,25. Линейные диаграммы ............................ Вопросы для самопроверки................................ Глава пятая. Электрические фильтры .......................... § 5.1 Назначение и типы фильтров ........................ § 5.2. Основы теории й-фильтров......................... § 5.3^ /С-фильтры НЧ и ВЧ, полосно-пропускающие и полосно-заграящаюшие fe-фильтры .................... §5.4. . Качественное определение Аг-фильтра................... §5.5. Основы теории m-фильтров. Каскадное включение фильтров .......176 § 5.6. /?С-фильтры....................................180 § 5.7. Активные/?С-фильтры..............................180 §5.8. Передаточные функции активных/?С-фильтров в нормированном виде . . 182 § 5.9. Получение передаточной функции низкочастотного активного /?С-фильтра, выбор схемы и определение ее параметров . .........183 § 5.10. Получение передаточной функции полосно-пропускающего активного /?С-фильтра.................................: . . 183 Вопросы для самопроверки..................................184 Глава шестая. Трехфазные цепи................................184 § 6.1. Трехфазная система ЭДС............................184 §6.2. Принцип работы трехфазного машинного генератора............185 § 6.3. Трехфазная цепь. Расширение понятия фазы.................185 § 6.4. Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных и фазовых величин..........................186 §6.5. Соотношения мёжпулинейными и фазовыми напряжениями и токами . .188 §6.6. Преимущества трехфазных систем.......................189 § 6.7. Расчет трехфазных цепей ............................189 §6.8. Соединение звезда — звезда с нулевым проводом..............189 §6.9. Соединение нагрузки треугольником......................190 § 6.10. Оператор а трехфазной системы........................191 § 6.11. Соединение звезда—звезда без нулевого провода..............191 § 6.12. Трехфазные цепи при наличии взаимоиндукции...... .........192 § 6.13. Активная, реактивная и полная мошиости трехфазной системы.......193 195 § 6.16. Указатель последовательности чередования фаз...............196 § 6.17. Магнитное поле катушки с синусоидальным током..............197 § 6.Д 8. Получение кругового вращающегося магнитного поля............ 197 § 6.19. Принцип работы асинхронного двигателя...................199 § 6.20. Разложение несимметричной системы на системы прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз.........................200 §6.21. Основные положения метода симметричных составляющих..........201 Вопросы для самопроверки.................................. 204 Глава сед1>мая. Периодические несинусондальные токи в линейных электрических цепях......................................204 §7.1. Определение периодических несинусоидальных токов и напряжений . . . . 204 § 7.2. Изображение несинусоцдальных токов и напряжений с помощью рядов Фурье....................................205 §7.3. -Некоторые свойства периодических кривых, обладающих симметрией . ... 206 § 7.4. О разложении в рчд Фурье кривых геометрически правильной и неправильной форм................................207 § 7.5. Графический (графоаналитический) метод определения гармоник ряда Фурье.........................................207 §7.6. Расчет токов и напряжений при несинусоидальных источниках питания . . 210 §7.7. Резонансные явления при несинусоидальных токах..............212 § 7.8. Действующие значения несинусоцдального тока и несинусовдального напряжения....................................213 §7.9. Среднее по модулю значение несинусоидальной функции..........214 § 7.10. Величины, которые измеряют амперметры и вольтметры при несинусоидальных токах.............................214 § 7.11. Активная и полная мощности несинусоцдального тока............215 § 7.12. Замена несинусоцдальных токов и напряжений эквивалентными синусоидальными.................................216 §6.14. Измерение активной мощности в трехфазной системе § 6.15. Круговые и линейные диаграммы в трехфазных цепях............195 в 6.16. Указатель последовательности чередования фаз...............196 Цена: 150руб.
Назад	Заказ	На главную страницу