Бутырин П. А. Алексейчик Л. В. и др. Сборник задач по теоретическим основам электротехники: в 2 т. Том 2. Электрические цепи с распределенными параметрами. Электромагнитное поле. — 2012

Материал задачника охватывает все разделы теории линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей и соответствует утвержденной программе курса «Теоретические основы электротехники». Все задачи имеют ответы, много задач с методическими указаниями и подробными решениями. Контрольные работы (задания по вариантам) представляют собой наборы однотипных задач, позволяющих преподавателю оценить текущую успеваемость группы студентов и уровень усвоения ими конкретных тем практических занятий по ТОЭ. Типовые расчеты представляют собой наборы из однотипных более сложных и трудоемких заданий для групп студентов, каждое из которых состоит из ряда подзадач или нескольких независимых задач по укрупненной теме курса ТОЭ

Задачник является учебным пособием для студентов электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов.

Глава 10 Цепи с распределенными параметрами. Установившиеся режимы

Длинная линия как четырехполюсник. В установившемся синусоидальном режиме длинная линия может рассматриваться относительно входных и выходных токов и напряжений как пассивный симметричный четырехполюсник, описываемый уравнениями в А- параметрах либо В-параметрах.

Первичные и вторичные параметры однородной длинной линии. Первичные параметры: сопротивление прямого и обратного проводов линии; индуктивность петли, образованной прямым и обратным проводами; проводимость между проводами; емкость между проводами, отнесенная к единице длины линии.

Вторичные параметры: характеристическое сопротивление (волновое сопротивление) и коэффициент распространения. Коэффициент распространения принято представлять в виде α + jβ, где действительные величины α и β называют коэффициентом ослабления (α) и коэффициентом фазы (β).

Входное сопротивление линии в режимах холостого хода, короткого замыкания, согласованной нагрузки.

Установившийся режим в линии. Комплексные напряжения и токи могут быть представлены в виде алгебраической суммы двух слагаемых. Каждое из слагаемых напряжения и тока описывает бегущую волну. Причем первое слагаемое соответствует прямой волне, а второе слагаемое — обратной волне.

Коэффициент отражения. Коэффициент отражения связывает комплексные напряжения и токи обратной (отраженной) и прямой (падающей) волн в конце линии.

Длина волн и фазовая скорость. Длина волны λ = 2π/β — расстояние между ближайшими точками волны, взятыми в направлении ее распространения, в которых фазы колебаний отличаются на 2π.

Фазовая скорость v_ф = ω/β — скорость, перемещение с которой вдоль линии в направлении распространения волны не меняет ее фазу.

Уравнения однородной линии с гиперболическими функциями.

Режим согласованной нагрузки. Сопротивление нагрузки равно характеристическому (волновому) сопротивлению.

Линия без потерь. Линия без потерь, когда сопротивление прямого и обратного проводов линии и проводимость между проводами равны нулю.

Линия без искажений. Линия без искажений, если первичные параметры линии удовлетворяют соотношению L0/C0 = R0/G0.

Скачать главу 10 Цепи с распределенными параметрами. Установившиеся режимы

Глава 11 Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами

Прямые и обратные волны. Напряжения и токи длинных линий в переходных процессах, так же как и в установившихся режимах, удобно представлять как результат наложения напряжений и токов прямой и обратной волн.

Расчет прямой волны. В случае подключения к линии через пассивный четырехполюсник П источника с постоянным напряжением по линии распространяется прямая волна, которая рассчитывается по эквивалентной схеме в месте присоединения линии к источнику через пассивный четырехполюсник.

Расчет обратной волны. Обратные волны тока и напряжения возникают, когда прямая волна встречает на своем пути неоднородность — нагрузку или подключение (последовательное или параллельное) другого двухполюсника или четырехполюсника с сосредоточенными или распределенными параметрами. В последнем случае кроме обратных волн напряжения возникают волны напряжения и тока, прошедшие во вторую линию. Иногда эти волны называют преломленными. По существу, это прямые волны во второй линии.

Для расчета обратной волны в результате отражения от нагрузки используют эквивалентную схему (после «падения» прямой волны на нагрузку).

Тент с каркасом для легкового прицепа.

Переходные процессы в линии с ненулевыми начальными условиями рассчитываются методом наложения. При замыкании ключа (рубильника) напряжения и токи равны суммам соответственно напряжений и токов до коммутации и напряжений и токов, возникающих в результате включения в эту ветвь источника ЭДС с напряжением Uр, равным напряжению на разомкнутом рубильнике (ключе) при отсутствии других источников токов и напряжений.

При размыкании ключа (рубильника) напряжения и токи равны суммам соответственно напряжений и токов до коммутации и напряжений и токов, возникающих при включении в эту ветвь источника тока с током Iр, равным по значению, но противоположным по направлению току в ветви до коммутации, при отсутствии других источников токов и напряжений.

Операторный метод. При расчете операторным методом рассчитывают операторные изображения U (p, x) и I (p, x) напряжений u (х, t) и токов i (х, t) в линии. Можно использовать операторный коэффициент отражения, связывающий операторное изображение падающей и отраженной волн.

Оригиналы могут быть найдены с помощью обратного преобразования Лапласа или теоремы разложения. Применяют и решение Даламбера (в виде последовательности единичных функций).

Расчет переходных процессов в линии без искажений.

Скачать главу 11 Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами

Глава 12 Вводные задачи теории поля

Основные характеристики электромагнитного поля. Электромагнитное поле характеризуется двумя основными векторами: напряженностью электрического поля E и индукцией магнитного поля B.

Уравнения электромагнитного поля. Уравнения Максвелла.

Скачать главу 12 Вводные задачи теории поля

Глава 13 Электрическое поле

Уравнения электростатического поля. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Граничные условия. Комплексный потенциал. Метод зеркальных изображений. Задача Сирла. Метод разделения переменных. Емкость проводящих тел. Потенциальные коэффициенты. Емкостные коэффициенты. Энергия и силы в электрическом поле. Уравнения электрического поля постоянных токов в диэлектрике. Уравнения электрического поля постоянных токов в проводящей среде. Граничные условия для определения потенциала. Метод электростатической аналогии.

Скачать главу 13 Электрическое поле

Глава 14 Магнитное поле

Уравнения магнитного поля постоянных токов. Граничные условия. Скалярный магнитный потенциал. Векторный магнитный потенциал. Комплексный магнитный потенциал. Расчет индуктивностей. Расчет взаимных индуктивностей. Энергия магнитного поля.

Скачать главу 14 Магнитное поле

Глава 15 Электромагнитное поле

Электромагнитное поле есть особый вид материи, оказывающий силовое воздействие на заряженные частицы, зависящее от электрического заряда и его скорости. Переменное во времени электромагнитное поле определяется во всех точках пространства двумя взаимно связанными векторными величинами — напряженностью Е и индукцией В, которые характеризуют две его стороны, называемые соответственно электрическое поле и магнитное поле.

Электромагнитное поле способно перемещать энергию в пространстве. Это перемещение осуществляется посредством распространения электромагнитных волн.

Скачать главу 15 Электромагнитное поле

Скачать второй том Бутырин П. А. Алексейчик Л. В. и др. Сборник задач по теоретическим основам электротехники: в 2 т. Том 2. Электрические цепи с распределенными параметрами. Электромагнитное поле. — 2012. — 571 с.; ил.

В начало