Моделирование электромагнитных процессов в инженерной практике: Учебное пособие для вузов

ПРЕДИСЛОВИЕ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 1.1. Переменные и гармонические токи, напряжения, ЭДС 1.2. Векторное и комплексное представления гармонических функций 1.3. Направления электрического тока и напряжения 1.4. Установившиеся и переходные процессы электрических цепей 1.5. Активные идеализированные элементы электрических цепей 1.5.1. Независимые активные элементы 1.5.2. Зависимые активные элементы 1.6. Пассивные идеализированные элементы электрических цепей 1.6.1. Резистивный элемент 1.6.2. Индуктивный элемент 1.6.3. Емкостной элемент Задание по разделу 1 Контрольные вопросы по разделу 1 2. РАСЧЕТ ПРОСТЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ПОСТОЯННОМ РЕЖИМЕ 2.1. Понятие простой электрической цепи и принципы ее расчета 2.2. Методика расчета простых электрических цепей Задание по разделу 2 Контрольные вопросы по разделу 2 3. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ПОСТОЯННОМ РЕЖИМЕ 3.1. Понятие сложной электрической цепи и принципы ее расчета 3.2. Топологическая характеристика сложной электрической цепи 3.2.1. Топологические понятия и их назначение 3.2.2. Методика описания структуры электрической цепи 3.3. Законы Кирхгофа 3.3.1. Расчет сложной электрической цепи по законам Кирхгофа 3.4. Метод токов ветвей связей 3.5. Метод узловых напряжений 3.6. Метод эквивалентного источника Задание по разделу 3 Контрольные вопросы по разделу 3 4. АНАЛИЗ ПРОСТЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ГАРМОНИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ 4.1. Понятие простой электрической цепи в гармоническом режиме и принципы ее расчета 4.2. Анализ электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L, C 4.2.1. Резонанс в электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L, C 4.3. Анализ электрической цепи с параллельным соединением элементов G, L, C 4.3.1. Резонанс в электрической цепи с параллельным соединением G, L, C 4.4. Расчет простой электрической цепи в комплексной форме 4.5. Расчет простой электрической цепи в вещественной форме 4.6. Расчет электрической цепи со смешанным соединением элементов в режиме резонанса 4.7. Мощность в гармоническом режиме Задание по разделу 4 Лабораторная работа «Исследование простых электрических цепей в гармоническом режиме» Лабораторная работа «Резонанс напряжений» Лабораторная работа «Резонанс токов» Контрольные вопросы по разделу 4 5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ГАРМОНИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ 5.1. Понятия сложной цепи и принципы ее расчета 5.2. Расчет по законам Кирхгофа 5.3. Метод токов ветвей связей 5.4. Метод узловых напряжений Расчетное задание по разделу 5 Лабораторная работа «Определение параметров пассивного двухполюсника» Контрольные вопросы по разделу 5 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИЕЙ 6.1. Явление взаимной индукции. Основные понятия и определения 6.2. Последовательное соединение двух индуктивно связанных катушек. Маркировка зажимов 6.3. Линейный трансформатор 6.4. Расчет индуктивно связанных цепей на основе законов Кирхгофа Расчетное задание по разделу 6 Лабораторная работа «Исследование цепей со взаимной индукцией» Лабораторная работа «Исследование линейного трансформатора» Контрольные вопросы по разделу 6 7. ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ 7.1. Основные понятия и определения. Практическое применение 7.2. Расчет трехфазной цепи при соединении фаз «звездой» 7.2.1. Расчет в симметричном режиме 7.2.2. Расчет в несимметричном режиме 7.3. Расчет трехфазной цепи при соединении фаз «треугольником» Лабораторная работа «Исследование трехфазной цепи при соединении фаз приемника „звездой“» Лабораторная работа «Исследование трехфазной цепи при соединении фаз приемника „треугольником“» Контрольные вопросы по разделу 7 8. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ПЕРИОДИЧЕСКОМ НЕГАРМОНИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ 8.1. Представление периодических негармонических функций тригонометрическим рядом Фурье 8.2. Методика расчета в периодическом негармоническом режиме 8.3. Действующие значения периодических негармонических токов, напряжений, ЭДС 8.4. Активная мощность в периодическом негармоническом режиме Задание по разделу 8 Контрольные вопросы по разделу 8 9. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 9.1. Понятие переходного процесса 9.2. Принципы расчета переходных процессов 9.2.1. Принципы расчета во временной области 9.2.2. Принципы расчета в комплексной области 9.3. Законы коммутации. Начальные условия 9.4. Определение порядка цепи Задание 9.1. Расчет начального и установившегося значения переменной состояния в цепи первого порядка Задание 9.2. Расчет начальных и установившихся значений переменных состояния в цепи второго порядка Контрольные вопросы по разделу 9 10. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦЕПЯХ РАЗЛИЧНОГО ПОРЯДКА ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ 10.1. Расчет без использования графа цепи 10.1.1. Анализ структуры цепи и выбор переменных по ветвям 10.1.2. Формирование системы дифференциальных уравнений по законам Кирхгофа 10.1.3. Система дифференциальных уравнений в нормальной форме 10.1.4. Расчет установившегося режима 10.1.5. Определение свободной составляющей 10.1.6. Определение постоянных интегрирования 10.2. Методика расчета разветвленных цепей второго порядка без использования графа цепи 10.3. Расчет с использованием графа цепи Задание 10.1. Расчет переходного процесса в разветвленной цепи первого порядка Задание 10.2. Расчет переходного процесса в разветвленной цепи второго порядка Контрольные вопросы по разделу 10 11. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ 11.1. Понятие нелинейной электрической цепи и ее элементов 11.2. Аналитическая аппроксимация характеристик нелинейных элементов 11.3. Представление нелинейных элементов в уравнениях состояния 11.4. Система уравнений переменных состояния нелинейной цепи Задание по разделу 11. Построение системы уравнений переменных состояния для нелинейной цепи различного порядка Контрольные вопросы по разделу 11 12. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕРАЗВЕТВЛЕННЫХ ИНДУКТИВНЫХ ЦЕПЯХ ПЕРВОГО ПОРЯДКА ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ 12.1. Общие вопросы анализа 12.2. Короткое замыкание цепи RL 12.3. Замыкание цепи RL на добавочное сопротивление 12.4. Включение цепи RL на постоянное напряжение 12.5. Мгновенное изменение резистивного сопротивления в цепи RL 12.6. Включение цепи RL на гармоническое напряжение 13. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕРАЗВЕТВЛЕННЫХ ЕМКОСТНЫХ ЦЕПЯХ ПЕРВОГО ПОРЯДКА ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ 13.1. Общие вопросы анализа 13.2. Короткое замыкание цепи RC 13.3. Включение цепи RC на постоянное напряжение 13.4. Включение цепи RC на гармоническое напряжение 14. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕРАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ 14.1. Общие вопросы анализа 14.2. Короткое замыкание цепи RLC 14.2.1. Апериодический переходный процесс 14.2.2. Предельный апериодический переходный процесс 14.2.3. Колебательный переходный процесс 14.3. Включение цепи RLC на гармоническое напряжение 15. ОПЕРАЦИОННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 15.1. Основные положения и свойства метода 15.2. Законы Ома и Кирхгофа в операционной форме 15.3. Операционные схемы замещения и их описание 15.4. Четырехполюсник в операционной форме 15.4.1. Понятие пассивного четырехполюсника и его уравнения 15.4.2. Передаточные функции четырехполюсника в операционной форме и их применение 15.5. Переход от изображения к функции времени Задание 15.1. Расчет переходного процесса в разветвленной цепи первого порядка операционным методом Задание 15.2. Расчет переходного процесса в разветвленной цепи второго порядка операционным методом Контрольные вопросы по разделу 15 16. СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 16.1. Основные положения метода 16.2. Передаточная функция цепи 16.3. Связь преобразований Фурье и Лапласа Контрольные вопросы по разделу 16 17. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ФОРМЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЛИ ТОКА ИСТОЧНИКА 17.1. Переходная и импульсная характеристики цепи 17.1.1. Переходная характеристика 17.1.2. Импульсная характеристика 17.2. Интеграл Дюамеля 17.3. Методика применения интеграла Дюамеля Контрольные вопросы по разделу 17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК