Расчёт цепей с несинусоидальными периодическими э.д.с., напряжениями, токами

Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока распадается на три этапа:

а) разложение несинусоидальных э.д.с. и токов источников на постоянную и синусоидальные составляющие (т.е. в тригонометрический ряд Фурье);

Разложение периодических несинусоидальных кривых в ряд Фурье

Периодическая функция

где Т – период, удовлетворяющая условиям Дирихле, может быть разложена в тригонометрический ряд Фурье

 

.

(13.1)

 

Здесь - постоянная составляющая или нулевая гармоника;

- первая (основная) гармоника, изменяющаяся с угловой частотой

где Т – период несинусоидальной периодической функции.

В выражении (13.1) . Коэффициенты А₀, а_К и b_K определяются по формулам

, , .

Свойства периодических кривых, обладающих симметрией:

Рисунок 13.2

 

а) кривые, симметричные относительно оси абсцисс.

К данному типу относятся кривые, удовлетворяющие равенству (рисунок 13. 2). В их разложении отсутствуют постоянная составляющая и четные гармоники, т.е. ;

Рисунок 13.3 Рисунок 13.4

б) кривые, симметричные относительно оси ординат.

К данному типу относятся кривые, для которых выполняется равенство (рисунок 13.3). В их разложении отсутствуют синусные составляющие, т.е. ;

в) кривые, симметричные относительно начала координат.

К этому типу относятся кривые, удовлетворяющие равенству (рисунок 13.4). При разложении таких кривых отсутствуют постоянная и косинусные составляющие, т.е. .

 

б) применение принципа наложения и расчет токов и напряжений в цепи для каждой из составляющих в отдельности. При расчете цепи с постоянными составляющими э.д.с. и тока источника следует учитывать, что индуктивное сопротивление равно 0 и индуктивность в эквивалентной схеме заменяется короткозамкнутым участком, а ёмкостное равно и ветвь с ёмкостью размыкается. При расчете цепи для каждой синусоидальной составляющей э.д.с. и тока источника можно пользоваться комплексным методом, но недопустимо сложение комплексных токов и напряжений различных синусоидальных составляющих. Необходимо учитывать, что индуктивное и емкостное сопротивления для различных частот неодинаковы, индуктивное сопротивление для k-й гармоники равно: , а емкостное сопротивление для k-й гармоники равно: ;

в) совместное рассмотрение решений, полученных для каждой из составляющих. Причём суммируются только мгновенные значения составляющих токов и напряжений.

 

Тема 6: Четырехполюсники

Общее положение

4-х-п – эл цепь, содержащая 2 пары зажимов (4 полюса) и предназначена для передачи эл энергии от генератора к нагрузке.

Та пара зажимов, к к-ым подключается генератор, наз. входным

Та пара зажимов, к к-ым подключается нагрузка, наз. выходным

Классификация 4-х-п:

Линейные и нелинейные. Линейные отличаются от нелинейных тем, что не содержат нелинейных эл-ов и поэтому х-ся линейной зав-стью напряжения и тока на выходных зажимах от напряжения и тока на входных зажимах

Пассивный активный. Пассивные не содержат источников эл энергии, активные-содержат (завис-ые и незав-ые).

Симметричные (перемена местами входных и выходных зажимов не изменяет напряжений и токов в цепи) несимметричные. Мостовые, лестничные (Г,Т,П – образные)

Уравновешенные (горизонтальная ось симметрии) неуравновешенные

Обратимые (передают энергию в обоих направлениях, т. обратимости: отношение напряжение на входе к току на выходе не меняется при перемене местами зажимов) необратимые

Уравнение передачи четырехполюсника

Ур-ия, связывающие токи и напряжения на входе и выходе 4-х-п, наз ур-ми передачи 4-х-п

Ур-е передачи в А- параметрах:

безразмерные, размерность сопротивления, - размерность проводимости

Ур-е передачи в У- параметрах:

по размерности – проводимость

Ур-е передачи в Z- параметрах:

по размерности – сопротивление

Ур-е передачи в H- параметрах:

- безразмерные, - сопротивление, проводимость

Ур-е передачи в F- параметрах:

- безразмерные, - проводимости и сопротивления

Ур-е передачи в В- параметрах:

Параметры холостого хода и короткого замыкания четырехполюсника

Параметрами холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) называются и при разомкнутых и замкнутых накоротко зажимах четырёхполюсника.

Входные сопротивления четырёхполюсника в режиме холостого хода на зажимах (Z_H2= , I₂=0) и (Z_H1= , I₁=0) соответственно равны

, .

При коротком замыкании зажимов (Z_H2=0, U₂=0) и (Z_H1=0, U₁=0) входные сопротивления четырёхполюсника, соответственно, равны

, .

Параметры ХХ и КЗ удовлетворяют соотношению: , т.е.только три параметра из четырёх независимы и их достаточно для составления уравнений передачи пассивных четырёхполюсников, из параметров ХХ и КЗ может быть получена любая система параметров-коэффициентов пассивных четырёхполюсников. Для симметричных четырёхполюсников А₁₁=А₂₂, Z_X1=Z_X2, Z_K1=Z_K2.

 

Характеристические параметры четырехполюсника