Листы рабочей тетради на тему «Переходные процессы»

                                    (10)

Соответствие между функциями F(p) и f(t) записывают так:

F(p)  = f(t)                                            (11)

Знак «=»  называют знаком соответствия.

Верхний предел интеграла (10) равен бесконечности. Интегралы с бесконечным верхним пределом называют несобственными. Если в результате интегрирования и подстановки пределов получают конечное число (не бесконечность), то говорят, что интеграл сходится.

В курсе математики доказывается, что интеграл (10), в состав которого входит функция е^-pt = е^-atе^-jbt, сходится только в том случае, когда модуль функции f(t), если и увеличивается с ростом t, то все же медленнее, чем модуль функции е^pt, равный е^at.

Практически все функции f(t), с которыми имеют дело в курсе ТОЭ, этому условию удовлетворяют. 

СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Спецификация учебных элементов

Название учебного элемента	Опорные понятия	Новые понятия	Уровень усвоения	Символ
Переходные процессы		+	I
Коммутация		+	II
Электрическая цепь	+		II
Источник ЭДС	+		II
Время до коммутации		+	II	t(0-)
Время после коммутации				t(0+)
Независимые начальные условия		+	III
Односложный узел	+		I
Зависимые начальные условия		+	III
Нулевые начальные условия		+	II
Ненулевые начальные условия		+	II
Дифференциальное уравнение	+		III
Свободная составляющая		+	III	iсв
Принужденная составляющая		+	III	iпр
Скачок напряжения через индуктивность		+	II
Индуктивный элемент	+		II
Скачок тока через емкость		+	II
Емкостный элемент	+		II
Характеристическое уравнение	+		III	Δ
Степень характеристического уравнения	+		II
Классический метод расчета		+	III
Последовательность расчета классическим методом		+	III
Комплексные изображения синусоидального режима		+	II
Преобразования Лапласа		+	II	F(p)
Изображения показательной функции		+		ept
Первая производная диф. уравнения		+
Интеграл диф. уравнения		+		∫
Изображение интеграла		+
Изображение напряжения емкости		+
Оригинал изображения		+
Смещение в области интеграла		+
Смещение в области производной		+
Теорема об изменении масштаба		+
Нахождение начального значения функции времени		+
Переходная проводимость	+
Интеграл Дюамеля		+
Дифференцирование методом Кирхгофа		+
Интегрирование операционным методом		+
Расчетный контур	+

 

 

Графы учебной информации

1. Понятие о переходных процессах.
2. Ток и напряжение во время переходных процессов.
3. Коммутация и начальные условия.
4. Свободные составляющие. Преобразование Лапласа.
5. Характеристическое уравнение.
6. Изображение простейших функций.

 

Структурно-логические схемы

1. Понятие о переходных процессах.

2. Ток и напряжение во время переходных процессов.

3. Коммутация и начальные условия.

4. Свободные составляющие. Преобразование Лапласа.

5. Характеристическое уравнение.

6. Изображение простейших функций.

 

ЛИСТЫ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ

Введение

Представленные  листы рабочей тетради являются вспомогательным материалом в изучении переходных процессов в линейных электрических цепях .

Листы рабочей  тетради необходимы на уроках теоретических  основ электротехники и дома. Они  могут служить справочником при  решении практических задач.

Основной  текст рабочей тетради представляет собой краткое описание переходных процессов, законов по которым эти  процессы проходят и правил расчётов цепей.

В определениях и общих положениях теории пропущены  ключевые слова, которые нужно вставить в текст, а также необходимо заполнить  таблицу.

Хочется верить, что эта тетрадь поможет на уроках электрических машин для  лучшего усвоения темы. 

 

Переходные процессы в  линейных электрических цепях

1. Понятие о переходных процессах

 

Под переходными процессами понимают процесс перехода от одного ______________________ работы электрической цепи к другому, чем-либо ______________________ от предыдущего, например амплитудой, фазой, частотой, действующей в схеме ЭДС, значениями параметров схемы, а также вследствие изменения конфигурации цепи.

Переходные  процессы вызываются _______________ в цепи.

Коммутация – это процесс _______________ или ______________ выключателей.

Дорисуйте:

 

_______           ________                            _______           ________

    разомкнутый  ключ                                      замкнутый ключ

 

Физически переходные процессы представляют собой процессы перехода от энергетического состояния ________________________ режиму, к энергетическому состоянию, соответствующему ________________________ режиму.

Переходные  процессы являются ________________  протекающими.

 

 

 

 

Зарисуйте послекоммутационный режим на рисунке 2 для схемы, представленной на рисунке 1:

рисунок 1

Рисунок 2

 

2. Ток и напряжение во время  переходных процессов

 

Дифференциальным уравнение  называют уравнение содержащее _______________________  функцию и её производные.

Запишем дифференциальное уравнение для схемы на рис.1 по второму закону Кирхгофа при замкнутом  ключе и подпишем все её элементы :

 

рисунок 1

E = __ + __

 

Решение линейных дифференциальных уравнений проводится в основном четырьмя методами:

1.   ____________________________

2.   ____________________________

3.   ____________________________

4.   ____________________________

 

Решение дифференциального  уравнения – это отыскание ___________, удовлетворяющей ему.

Дорисуйте элементы схемы рис.2, чтобы переходный процесс проходил не скачкообразно:

 

рисунок 2

Запишите  дифференциальное уравнение для  схемы рис.2:

 

U_c + ____ = ____

 

Ток через ______________________  элемент непосредственно до коммутации  равен току через этот же элемент  непосредственно после коммутации.

_____ = _____

 

Напряжение на ___________________ до коммутации _____________  напряжению на этом же элементе после коммутации.

 

_____ = _____

 

 

 

3. Коммутация и начальные условия

 

Под начальными значениями величин понимают значения токов  и напряжений в схеме при t = ___ .

 

Заполните таблицу  по классификации начальных значений величин:

 

____________	начальные значения токов и напряжений непосредственно до коммутации.
____________	начальные значения токов и напряжений непосредственно после коммутации.
____________	эти начальные условия в схеме  имеют место, если к началу переходного  процесса непосредственно перед  коммутацией все токи и напряжения на пассивных элементах равны  нулю
____________	если к началу  переходного  процесса хотя бы часть токов и  напряжений в схеме не равны нулю, то в схеме имеют место данные начальные условия.
____________	Значения токов через индуктивные  элементы и напряжений на конденсаторах, известные из докоммутационного режима
____________	Значения остальных токов и  напряжений при t = 0+ в после-коммутационной схеме. Определяемые по независимым начальным значениям из закона Кирхгофа

 

Если переходный процесс вызывается размыканием  ключа в электрической цепи, содержащей ______________    _____________  то между его расходящимися контактами при определённых условиях возникает электрическая дуга (искра).

 

_____________________ начальными значениями называют значения токов и напряжений непосредственно до ______________________(при t=0_- );

________________________ начальными значениями — значения токов и напряжений непосредственно после ________________________ (при t=0₊).

 

Заполните схему рис1. классификации начальных условий:

 

рисунок 1

 

 

Если к ______________ переходного процесса непосредственно перед коммутацией все токи и напряжения на пассивных элементах схемы равны нулю, то в схеме имеют место ______________ начальные условия.

 

Если же к ______________ переходного  процесса хотя бы часть токов и  напряжений в схеме не равны нулю, то в схеме имеют место ______________ начальные условия.

 

 

 

 

4. Свободные составляющие. Преобразование  Лапласа

 

Частное решение  неоднородного дифференциального  уравнения  называют  ___________________ составляющей тока, а полное решение однородного уравнения - ___________________ составляющей .

Полный ток  равен:            i =  ___ +  ___  

 

В линейных электрических  цепях свободные составляющие токов  и напряжений затухают во времен по показательному закону ______________ .

___ – является тем током, который в действительности протекает по той или иной ветви при переходном процессе.

___ – это напряжение, которое в действительности имеется между некоторыми точками электрической цепи при переходном процессе.

В любой линейной электрической цепи состоит из следующей последовательности основных операций:

(Запишите этапы операции в блоки, в соответствии с последовательностью выполнения операции.)

 

 

Когда характеристическое уравнение имеет один корень, свободный  ток равен:    i_св= _________

 

Характер изменения i_св  при  А . . О (<,>) имеет вид:

Пусть р₁= - а, р₂= - b. Тогда:

i_св= ___________________

 

Пусть р₁= - δ + jώ_o  , р₂= - δ - jώ_o , то характер свободного процесса при двух комплексно-сопряжённых корнях имеет вид:

 

i_св= ____________________

 

 

5. Характеристическое уравнение

 

Расчёт оперативным  методом состоит из двух основных частей:

1. составления  _______________ искомой функции времени

 

2. переход от _____________  к функции _________________.

 

В оперативном времени  каждой функции времени соответствует  функция _________________  и наоборот. 

Оперативный метод  представляет собой метод расчёта  основанный на преобразовании _________________    . Этот метод позволяет свести операцию дифференцирования к ___________________ , интегрирование к _____________________    .

 

- Закон Ома для участка схемы на рисунке 1.

 

рисунок1

 

φ_a= ___________________________________________ 

U_ab= φ_a + φ_b = ___________________________________

 U_ab (р) = _______________________________________

I(р) = __________________________________________

 

Переходные  процессы при макроскопическом рассмотрении которых не выполняются ________________________________.

1. При переходе от t =0_- к t =0₊ суммарное _________________ каждого замкнутого контура послекоммутационной схемы не должно претерпевать скачкообразных изменений.

Суммарное _______________ представляет собой алгебраическую сумму     ________________________  токов ветвей этого контура на индуктивности их индуктивных элементов.

2. При переходе от t =0_- к t =0₊  суммарный заряд  ___________________, присоединённых к любому узлу после коммутационной схемы, должен оставаться неизменным.

Рисунок 2

 

Запишите  определитель для схемы рис.2:

(запишите  в блоки недостающие элементы  определителя.)

6. Изображение простейших функций

 

Если f (t) – оригинал , F(p) – изображение , то:

F(p) = ___________

 

Запишите в оперативной форме:

- изображение напряжения на конденсаторе

U_C (p) = __________ + __________

- изображение напряжение на катушке индуктивности

 U_L (p) = __________ -  _________

Заполните таблицу изображений  простейший функций:

 

	Изображение интеграла
	Изображение дифференциала
	Изображение емкости
	Изображение напряжения на диоде

 

 

 

 

 

 

 

Дорисуйте емкостной контур до конца и подпишите все элементы:

Дорисуйте индуктивный узел до конца и подпишите все элементы:

 

МЕТОДИКА  ПРИМЕНЕНИЯ ЛИСТОВ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ

Разработанные листы рабочих тетрадей используются в качестве контролирующих. На уроке  они применяются на этапе применения новых знаний.

Структурный элемент урока	План деятельности преподавателя	План деятельности учащихся	Время этапа урока	Кол-во учащихся, работающих на данном этапе
Организация начала урока	Приветствие учащихся, проверка присутствия	Приветствие педагога, настрой на урок	3 мин.	25 чел.
Постановка целей и темы урока	Сообщение темы урока, формирование целей  урока. Метод: сообщающий	Слушают и записывают цели и задачи урока. Метод: исполнительный	5 мин.	25 чел.
Актуализация опорных знаний	Актуализация знаний с применением  теста. Метод: инструктивный	Решение теста. Метод: практический	20 мин.	25 чел.
Формирование новых знаний	Изложение нового материала с использованием опорного конспекта. Метод: инструктивный	Смотрят, записывают конспект. Метод: репродуктивный	25 мин.	25 чел.
Применение новых знаний	Закрепление нового материала с использованием листов рабочей тетради. Метод: инструктивный	Заполняют листы рабочей тетради. Метод: практический	25 мин.	25 чел.
Выдача домашнего задания	Объяснение и формирование домашнего  задания	Записывают домашнее задание	12 мин.	25 чел.