Передмова. 
Теоретичні засади електротехніки. 
Том 1. Електричні ланцюги

Двенадцатое, исправленное и дополненное издание учебника по курсу «Теоретические основы электротехники» Л. А. Бессонова состоит из двух томов, первый из которых разделен на две части. Первый том — «Электрические цепи», второй — «Электромагнитное поле». Курс ТОЭ является базовым курсом, на который опираются многие профилирующие дисциплины высших технических учебных заведений.

Учебник соответствует программе курса ТОЭ, утвержденной Министерством образования и науки Российской Федерации. В него включены самые последние разработки по теории цепей и по теории электромагнитного поля.

В учебник «Электрические цепи» кроме традиционных вопросов теории электрических цепей — свойств цепей, их топологии, методов расчета токов и напряжений при постоянных, синусоидальных, периодических несинусоидальных, многофазных, импульсных воздействиях, теории двухполюсников, четырехполюсников и многополюсников, резонансных явлений, частотных характеристик, цепей со взаимоиндукцией, теории графов, электрических фильтров к, т и ЛС-типа, линий с распределенными параметрами, различных методов расчета переходных процессов (классического, операторного, интеграла Дюамеля по мгновенным значениям величин и по огибающим, метода пространства состояний, метода обобщенных функций), частотных преобразований цепей, преобразований Фурье, цепей с переменными во времени параметрами, включены следующие новые вопросы: свойства нелинейных цепей постоянного и переменного тока и методы их расчета в установившихся и переходных процессах работы, вопросы устойчивости автоколебаний и периодических процессов под воздействием периодических вынуждающих сил, субгармонические колебания, фазовая плоскость, случайные процессы.

В книге рассмотрены также основы теории сигналов, аналоговый, цифровой и аналитический сигналы, преобразования Фурье цифровых сигналов, дискретная свертка, цифровые фильтры, обобщенные формулы для расчета переходных процессов в линиях с распределенными параметрами при произвольных сопротивлениях генератора и нагрузки и многократных отражениях, магнитные линии с распределенными параметрами, имитированные элементы электрических цепей и их применение, преобразование Гильберта, преобразование Брутона, основы устойчивости сложных типов движений, электромоделирование, переходные процессы в цепях с управляемыми источниками напряжения и тока с учетом их нелинейных и частотных свойств, в цепях с термисторами, в электромеханических системах, передаточные функции активных RC-фильтров и методика их расчета.

Кроме перечисленных выше, в настоящем, двенадцатом издании рассмотрены следующие новые вопросы, отсутствовавшие во всех предыдущих изданиях учебника: работа часто встречающихся на практике мостовых выпрямительных схем с элементами RL и RC в цепи выпрямленного тока, анализ работы магнитотранзисторного генератора прямоугольного напряжения в виде меандра, теория линейного активного автономного четырехполюсника применена к расчету нелинейных цепей с двумя нелинейными элементами в двух удаленных друг от друга ветвях схемы; объяснено, почему в нелинейных электрических цепях переменного тока возможно возникновение большого числа различных типов движений; для цепи с двумя разнохарактерными нелинейностями выведены формулы для определения условий перехода от предыдущих типов движений к последующим. Рассмотрены физические причины, условия возникновения и каналы действия внутренней нелинейной, неявно выраженной обратной связи, приводящей к автомодуляции и хаосу (к странным аттракторам) в нелинейных электрических цепях переменного тока.

Причины возникновения этих явлений и каналы действия внутренней нелинейной обратной связи пояснены на конкретных схемах. Странные аттракторы в нелинейных цепях переменного тока сопоставлены с автоколебаниями в нелинейных цепях с источниками постоянной ЭДС, показано, в чем между ними есть сходство и в чем различие, рассмотрен математический критерий Фейгенбаума возникновения хаоса в нелинейных недиссипативных системах, конвергентные и неконвергентные электрические цепи, дуальные нелинейные цепи.

Предложен макрометод расчета переходных процессов в мостовой выпрямительной схеме с предвключенным сопротивлением в цепи переменного тока. Изложен аналитический метод расчета нелинейных цепей переменного тока, позволяющий, используя принцип диакоптики, проводить расчет токов и напряжений в обобщенной цепи с учетом высших гармоник. В раздел синтеза цепей включен синтез четырехполюсников по передаточной функции с помощью схем с операционным усилителем в цепи обратной связи. Раздел теории сигналов дополнен основными положениями вейвлетпреобразования сигналов. Раздел исследования устойчивости различных видов движений дополнен методом исследования устойчивости периодических процессов в линейных электрических цепях с переменными во времени параметрами, находящихся под воздействием синусоидальной ЭДС, основанным на сведении уравнений для приращений к уравнению Матье. Предложен и иллюстрирован примером новый подход к составлению уравнений для приращений при исследовании устойчивости периодических процессов в нелинейных цепях с источником синусоидальной ЭДС, позволяющий учесть влияние на устойчивость четных гармоник и простым и удобным путем привести уравнение для приращений к уравнению Матье. Рассмотрен метод исследования устойчивости работы рекурсивных цифровых фильтров.

Как и в предыдущих изданиях, весь материал учебника разделен на обязательный для изучения студентами всех специальностей, в учебном плане которых имеется курс ТОЭ или родственный курс с несколько иным названием (этот материал является ядром курса и набран нормальным шрифтом), и на специальный, или дополнительный, который в неодинаковой степени необходим студентам различных специальностей (выделен петитом). Какую часть специального материала рекомендуется изучить студенту, зависит от специфики института, факультета и кафедры.

Известно, что теория усваивается легче и прочнее, когда она по ходу изложения сопровождается решением задач на рассматриваемые темы. Исходя из этого, автор приводит решения с пояснениями достаточно полных комплектов задач по всем основным вопросам всех глав и приложений. Кроме того, в конце каждой главы приведены вопросы и задачи для самопроверки.

После изучения данного курса студенты должны:

знать

• — как традиционные, так и новые вопросы теории линейных и нелинейных цепей;
• — основы теории сигналов;
• — работу мостовых выпрямительных схем с элементами RL и RC в цепи выпрямленного тока;
• — синтез электрических цепей;
• — теорию линейного активного автономного четырехполюсника;
• — разновидности магнитных цепей и построение их вебер-амперных характеристик;
• — принципы работы биполярного и полевого транзисторов;
• — характеристику направленных и ненаправленных графов;
• — дискретные сигналы;
• — частотные преобразования и преобразования цифровых сигналов;

уметь

• — принимать условия для определения характеристик электрических и магнитных цепей;
• — использовать методы анализа и расчета для различных процессов в целях постоянного и переменного итога и построения схем электрических цепей;

владеть

— навыками решения задач по всем основным темам теории электрических цепей.

Выражаю благодарность официальному рецензенту книги доктору технических наук, профессору Московского энергетического института (государственного университета) В. Г. Миронову за обстоятельную рецензию и полезные замечания, способствовавшие улучшению книги. Благодарю моих товарищей по работе в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) кандидата технических наук, доцента А. В. Штыкова и доцента С. Э. Расовскую за помощь в подготовке книги к изданию и за высказанные ими замечания по рукописи, учтенные мной.