41185

Комплексный (символический) метод расчета электрических цепей при периодическом синусоидальном воздействии

Лекция

Физика

Из курса Математики известно что комплексное число можно представить в виде вектора на комплексной плоскости а действительная и мнимая части комплексного числа есть проекции вектора на вещественную и мнимую оси. Если допустить что вектор А на комплексной плоскости вращается против часовой стрелки с угловой скоростью  то это комплексное число запишется: Величину назвали оператор вращения. Комплексное число назвали комплексной амплитудой тока а комплексном действующего значения тока. Комплексное число назвали комплексной...

Русский

2013-10-23

267.5 KB

21 чел.

Лекция 8. Комплексный (символический) метод расчета электрических цепей

при периодическом синусоидальном воздействии.

 

Из курса "Математики" известно, что комплексное число можно представить в виде вектора на комплексной плоскости, а действительная и мнимая части комплексного числа есть проекции вектора на вещественную и мнимую оси.

(В электротехнике, т.к. буква i изображает ток, за признак мнимости  принята буква j, а само число или сверху точка, или снизу подчеркнуто  ,  ).

;

            А – модуль;

                     – аргумент или фаза.

 

Если допустить, что вектор А на комплексной плоскости вращается против часовой стрелки с угловой скоростью , то это комплексное число запишется:

Величину  назвали – оператор вращения.

Можно видеть, что мгновенное значение периодического синусоидального тока и напряжения ,  похоже на мнимую часть нашего вращающегося комплексного числа, т.е. можно утверждать:

,

.

Комплексное число  назвали комплексной амплитудой тока, а  – комплексном действующего значения тока.

Комплексное число  назвали комплексной амплитудой напряжения, – комплексом действующего значения напряжения (как мы помним , ).

Можно видеть, что мгновенное значение периодического синусоидального тока и напряжения есть мнимая часть произведения комплексной амплитуды тока или напряжения на оператор вращения  .

Пример:

А,   А,  А.

; , В.

Таким образом, реальные мгновенные значения синусоидального тока и напряжения мы можем заменить неким символом – комплексной амплитудой или комплексом действующего значения тока и напряжения, помня все время об операторе  и  (отсюда и название метода – комплексный или символический).

Посмотрим на расчете простейшей электрической схемы, что нам это даст.

Последовательное соединение R, L, C.

 По 2-му закону Кирхгофа:

  (1)

Тогда (1) можно записать:

 (2)

В математике давно доказано, что операции над мнимыми частями комплексных чисел равноценны операциям над комплексным числом с выделением из результата мнимой части.

Тогда (2) примет вид:

Решили данное уравнение:

        .

Видим, что на  можно сократить, и помня, что , , ,  в результате получим:

где      – назвали комплексным сопротивлением,

 –комплексным индуктивным сопротивлением,

          –комплексным емкостным сопротивлением,

          –комплексным реактивным сопротивлением (знак показывает, какое сопротивление больше – индуктивное или емкостное).

Следует помнить: , , , , .

В результате получим, что нашу исходную схему с реальными мгновенными синусоидальными токами и напряжениями можно заменить схемой с комплексным сопротивлением , в которой есть комплексные амплитуды или комплексы действующих значений токов или напряжений.

        ,

        

 

Получили закон Ома в комплексной форме, а также переход от комплексной величины тока и напряжения к мгновенному значению имеет только одно решение, можно записать законы Кирхгофа в комплексной форме:

1-й закон (в узле электрической цепи)

2-й закон (в замкнутом контуре цепи)

\

.

Используя при расчетах схемы с комплексными сопротивлениями, комплексами токов и напряжений мы от интегрально-дифференциальных уравнений для мгновенных значений токов и напряжений в реальной схеме, имеем уравнения обычной алгебры, но с комплексными числами. В этом основное преимущество данного метода.

Комплексное число всегда можно представить в виде вектора на комплексной плоскости. Диаграмма, отражающая совокупность векторов токов и напряжений с учетом их фаз по 1 и 2 законам Кирхгофа на комплексной плоскости называется векторной диаграммой (она широко используется при расчетах).

Для нашей схемы:

       

,

     

       (надо помнить, что  )

Параллельное соединение R, L, С.

     

Примем

Оперируем  комплексом тока и напряжения и отбросим .

,

где , , , ,

, .

– комплексная полная проводимость;

– комплексная индуктивная проводимость;

– комплексная емкостная проводимость;

– комплексная реактивная проводимость.

Связь между комплексными сопротивлениями и проводимостями:

;

;

;

;

;

;

; ;

;

; .

Комплексная мощность

За комплексную мощность  приняли произведение комплекса действующего значения напряжения  на сопряженный комплекс действующего значения тока  (сопряженный комплекс изменен на обратный () знак прямого комплексного числа (, )).

Если , ,  тогда учитывая известные ранее полную мощность , активную мощность , реактивную мощность ,  имеем:

В электрических цепях при периодическом синусоидальном воздействии имеет место баланс мощностей источников и нагрузок, т.е. комплексная мощность источников энергии должна быть ровна комплексной мощности нагрузок и активные и реактивные мощности источников равны активной и реактивной мощностям нагрузок.

,

, ,

, .

Знак реактивной мощности означает преимущество индуктивного (+) или емкостного (–) сопротивлений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41513. Психологія особистості керівника 311 KB
  Феномен керівника в історії розвитку суспільства Мотиваційна сфера особистості керівника Труднощі вимоги та обмеження у роботі керівників Якості і риси керівника Проблема статі в управлінні Ортобіоз особистості керівника Регресивний розвиток керівника та управлінська деформація 1.Феномен керівника в історії розвитку суспільства Давні історичні політичні та соціальні вчення Єгипту Китаю Греції Риму та інших країн відображали не лише основні риси ранніх типів суспільства а й певні характерологічні особливості правителів...
41514. ПСИХОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ ОЦІНЮВАННЯ УПРАВЛІНСЬКИХ КАДРІВ 110.5 KB
  Роль оцінювання працівників у процесі управління Соціальнопсихологічні завдання оцінювання Оцінювання за головними параметрами діяльності класифікація характеристика елементів класифікації Установки і форми поведінки керівників під час оцінювання підлеглих Характеристика сучасного менеджера управлінця 1. Роль оцінювання працівників у процесі управління Оцінювання працівників є складовою процесу управління. Головна мета оцінювання: 1.
41515. УПРАВЛІНСЬКЕ КОНСУЛЬТУВАННЯ І БІЗНЕС 79 KB
  Специфіка найму і роботи штатних та зовнішніх управлінських консультантів Головні стилі роботи консультанта. Особливості діяльності консультантів. Специфіка найму і роботи штатних та швшнініх управлінських консультантів У розвинених країнах широко використовується особливий вид діяльності управлінське консультування. Зауважимо що жодна значна перебудова у фірмах Заходу не обходилась без запрошення консультантів.
41516. Соціальні та психологічні аспекти керівництва 147 KB
  Соціальні та психологічні аспекти керівництва Кадри управління. Кадри управління. Кадри управління є складовою частиною управління ця частина системи має: відповідну кваліфікацію. Зокрема керівників залежно від профілю колективів котрі вони очолюють прийнято поділяти на лінійних та функціональних а від рівня і місця в загальній системі управління господарством на керівників відповідних ланок управління вищої середньої низової ланок.
41517. Колегіальний підхід в прийнятті управлінських рішень 177.5 KB
  Функція планування передбачає рішення про те якими повинні бути цілі організації і що повинні робити члени організації щоб досягнути цих цілей. Стратегічне планування сприяє зниженню ризику під час прийняття рішення. Вторинна інформація це дані зібрані раніше для цілей що відмінні від цілей пов'язаних з вирішенням досліджуваної проблеми. Інтерес науковців до цієї проблеми зумовлений тим що в рішеннях фіксується вся сукупність відносин котрі виникають у процесі трудової діяльності і управління організацією.
41518. Основи групової самоорганізації 124.5 KB
  Думка щодо органічності суспільства і людини виражена шведським вченим Еммануїлом Сведенборгом 1688 1772: Існує чітка функціональна подібність між людством народом і окремим індивідом. А теоцентричний представник філософського езотеризму Володимир Олексійович Шмаков 1929 доводив виказану позицію раціональними методами: Вірно виявлена загальна ідея організму однаково застосовна до людини і суспільства але в останньому вона виявляється з більшою силою і багатоманіттям.тому і заперечення того що суспільство є організмом і повне...
41519. КОНФЛІКТИ В СИСТЕМІ УПРАВЛІННЯ ПСИХОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА ДО НОВОВВЕДЕНЬ 180 KB
  Поняття конфлікту. Поняття інновація та нововведення Головні передумови позитивного ставлення до нововведень 1 Поняття конфлікту. Позитивний ефект конструктивного конфлікту для окремої людини може виявлятися і в тощ' що при його вирішенні відбувається усунення внутрішнього психічного напруження і як наслідок буде знайдено вихід зі стану фрустрації. Під час аналізу конфлікту дуже важливо з'ясувати справжні причини його виникнення.
41520. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПСИХОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ 112 KB
  Психологія управління на Заході Поняття про науку управління Поняття управління використовують у різних науках. Відповідно до трьох головних сфер розвитку об'єктивного світу нежива природа жива природа суспільство можна виокремити головні види управління: управління в неживій природі; управління в живій природі; управління у суспільстві.
41521. Особистість в системі управління 205 KB
  Теорії особистості та їх використання в управлінській практиці Активність особистості як форма вияву її індивідуальності творчості та професіоналізму Соціальна позиція та роль особистості в організації Рівень домагань особистості та їх значення в управлінських відносинах Соціальні норми як регулятори поведінки особистості 2. Теорії особистості та їх використання в управлінській практиці У процесі осмислення психологічною наукою сутності особистості особливостей її розвитку самореалізації взаємодії із зовнішнім середовищем...