Учебное пособие посвящено методам анализа и расчета переходных процессов (ПП) в линейных электрических цепях при постоянных, гармонических и импульсных воздействиях.
Рецензенты:
– кафедра радиотехнических систем Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича (зав. кафедрой проф., д-р техн. наук В.Н. Гомзин);
– В.С. Богомолов, проф., академик РАЕН, заслуженный работник высшей школы РФ,
д-р техн. наук, проф. кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики Калининградского государственного технического университета;
– В. Соколов, контр-адмирал, начальник связи Северного Флота РФ.
Учебное пособие написано для радиотехнических специальностей вузов по курсу «Основы теории цепей» (ОТЦ), а также предназначено для радиотехнических, электротехнических и смежных специальностей вузов, изучающих ПП в электрических цепях и устройствах. Учебное пособие рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области эксплуатации авиационной и космической техники в качестве учебного пособия для межвузовского использования.
Полнота рассмотрения учебного материала. Переходные процессы являются наиболее часто встречающимися на практике режимами работы электрических цепей. Эти процессы происходят в течение очень непродолжительного времени по сравнению с установившимися процессами. Однако значение ПП исключительно велико, так как во время данных процессов токи и напряжения на отдельных элементах и участках цепи могут достигать значений, опасных для устройств, образующих цепь, и, если не предусмотреть специальных мер предосторожности, могут произойти аварии. Способы защиты цепей от вредных последствий ПП определены в теории переходных процессов.
Радиотехнические, электротехнические, электроэнергетические, автоматические устройства, как правило, работают в переходных режимах. Установившиеся процессы для таких устройств можно рассматривать лишь как идеализацию реального процесса. Примерами работы цепей при непрерывных ПП являются многочисленные устройства импульсной радиоэлектроники и вычислительной техники, различные автоматические системы, используемые на современных судах. Работа этих цепей характеризуется систематическим поступлением импульсов различной формы и длительности, выводящих цепь из положения равновесия. Методы анализа и построения этих систем определены в теории переходных процессов.
Данное учебное пособие написано в соответствии с рабочей программой курса ОТЦ. Глубина и полнота рассмотрения учебного материала соответствует требованиям к аудиторному, самостоятельному и практическому изучению дисциплины. Большое внимание уделяется вопросам практического использования теоретических положений. Перечень рассматриваемых вопросов имеет как теоретическую, так и практическую значимость. Изложение материалов учитывает многолетний опыт автора преподавания дисциплины ОТЦ, отличается расстановкой акцентов в наиболее значимых местах. Текст сопровождается богатым иллюстративным материалом, позволяющим наглядно представить теоретические положения и возможности их практического применения в виде рисунков, схем, диаграмм. Учебное пособие включает материал, выходящий за рамки аудиторного курса и имеющий существенную практическую значимость. В пособие включены примеры заданий и расчетов для самостоятельного исследования ПП в электрических цепях, а также изложены подробные рекомендации по выполнению курсовой работы.
Соответствие уровня изложения материала современным достижениям отечественной и мировой науки и техники. При изложении теоретического материала в учебном пособии использованы как традиционные методики расчета (например, классический метод), так и современные технологии (например, операторный метод расчета), а также оригинальные методики (например, качественный анализ ПП, позволяющий быстро получить приближенную и достаточно адекватную инженерную оценку состояния сети без трудоемкого детального расчета). Использование импульсных характеристик в расчете ориентировано на возможность применения средств цифровой вычислительной техники. Каждый раздел учебного пособия и каждое теоретическое положение иллюстрируется численными примерами расчетов, что позволяет использовать учебное пособие в качестве шаблона при выполнении заданий по курсу, для самостоятельного контроля знаний обучающимися, в том числе с использованием дистанционных образовательных технологий. Широкая практическая база (включая современные схемотехнические решения) делает учебное пособие полезным для специалистов, занимающихся проектированием и ремонтом РЭА.
Рассмотрение проблемных и перспективных вопросов. В учебном пособии нашли отражение проблемные практические вопросы, соответствующие изучаемой дисциплине, такие как способы «форсировки» переходных процессов для предотвращения аварийных ситуаций и обеспечения электробезопасности при эксплуатации электротехнического оборудования; использование переходных процессов в схемах формирования последовательностей прямоугольных и треугольных импульсов, широко применяемых в цифровых системах, системах передачи данных и системах автоматики и телемеханики; способы защиты электротехнических и электронных устройств и измерительных приборов от перенапряжений, появляющихся на различных участках цепи в результате переходных процессов, вопросы защиты входных цепей приемной аппаратуры и эффективного приема сигналов, практической реализации интегрирующих и дифференцирующих цепей и другие вопросы, представляющие практический интерес.
Основные отличия от других учебников и пособий. Потребность в написании учебного пособия была вызвана желанием дополнить основную рекомендуемую учебную литературу авторскими методиками изложения материала по читаемому курсу, хорошо зарекомендовавшими себя на протяжении более чем 25 лет преподавания дисциплины ОТЦ; новыми сведениями по курсу с учетом современного состояния радиотехнической отрасли и с учетом новых подходов к образованию; а также желанием автора адаптировать изложение учебного материала для выполнения расчетно-графических заданий, курсовой работы, самопроверки знаний и для оказания практической помощи при дипломном проектировании в вопросах, касающихся особенностей расчета переходных режимов.
Основными отличительными особенностями данного учебного пособия являются следующие: использование оригинальных авторских методик изложения материала; использование оригинальных методов анализа ПП в электрических цепях – качественного анализа, формализованного метода классического расчета ПП в цепях первого порядка; структурированное, понятное, логичное изложение материала; использование большого иллюстративного материала в виде рисунков, схем, диаграмм, таблиц, разработанных автором; иллюстрация каждого раздела и теоретического положения примерами решения различных задач; прикладная поддержка теоретического материала советами по практическому использованию.
Борисова Людмила Федоровна, ученая степень – кандидат технических наук; ученое звание – доцент, профессор РАЕ; занимаемая должность – доцент кафедры радиотехники и радиотелекоммуникационных систем, доцент кафедры высшей математики и программного обеспечения ЭВМ Мурманского государственного технического университета (Мурманск).