Нелинейные электрические цепи

Готовые работы студентам

Электрическую цепь называют нелинейной, если она содержит нелинейные элементы, параметры R, L или С которых зависят от значений или направлений тока и напряжения.

Вольт-амперная характеристика нелинейных элементов (НЭ) (рис.15.1) отличается от прямой линии и характеризуется в каждой точке значениями статического и динамического сопротивлений.

Вольт-амперная характеристика НЭ
Рис.15.1.Вольт-амперная характеристика НЭ

Статическое сопротивление Rст можно определить графически, как тангенс угла наклона α прямой, проведенной из начала координат через рассматриваемую точку А характеристики и осью абсцисс.

Статическое сопротивление Rст

где mU – масштаб напряжения, mI – масштаб тока.

Динамическое сопротивление можно определить графически, как тангенс угла наклона β касательной к рассматриваемой точке А вольт-амперной характеристики и осью абсцисс.

Динамическое сопротивление

Условное графическое обозначение нелинейного резистивного элемента имеет вид:

Обозначение нелинейного резистивного элемента

Нелинейные элементы могут быть неуправляемыми (диод, стабилитрон, варистор и др.) или управляемыми (тиристор, транзистор и др.)

Принцип действия многих электрических устройств, используемых в энергетике, радиотехнике и телевидении, основывается на свойствах нелинейных элементов.

Так, сильная зависимость сопротивления выпрямительных диодов от полярности приложенного напряжения (рис.15.2) используется для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Преобразование переменного напряжения в постоянное
Рис.15.2.Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода

В стабилизаторах напряжения применяются стабилитроны – приборы, напряжение на которых в некотором диапазоне изменения тока остается практически неизменным.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона
Рис.15.3.Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона

Iпр, Uпр— прямой ток и напряжение,

Iобр., Uобр.— обратный ток и напряжение

У нелинейного элемента варистора существует нелинейная зависимость сопротивления от напряжения (чем напряжение больше, тем сопротивление меньше).

Расчет нелинейных цепей можно выполнить графическим методом. При последовательном соединении нелинейных элементов ток в обоих элементах будет одинаковым (точки А1 и А2 на вольт-амперных характеристиках НЭ (рис.15.4). Проекции точек  А1 и А2  на ось напряжений будут соответствовать напряжениям U1 и U2 на первом и втором НЭ. Общее напряжение в сети будет равно U1 + U2 = Uab.

Общее напряжение в сети

Задавая различные значения токов, можно получить соответствующие значения напряжений и построить суммарную вольт-амперную характеристику нелинейной цепи.

При параллельном соединении НЭ напряжение на элементах будет одинаковым, что соответствует точкам В1 и В2 на вольт-амперных характеристиках. Далее находим токи I1 и I2, а затем суммарный ток I= I1 + I2, после чего строим суммарную характеристику.



Рис.15.4. Графический метод расчета электрических цепей при последовательном соединении нелинейных элементов Uab=U1+U2
Графический метод расчета электрических цепей
Рис.15.5. Графический метод расчета электрических цепей при параллельном соединении нелинейных элементов I=I1+I2

Для расчета нелинейных цепей используют также аналитический и графоаналитический методы. Следует иметь в виду, что расчет цепей с нелинейными элементами представляет собой сложную задачу и должен рассматриваться в специальных разделах.

Сохранить или поделиться
Вы находитесь здесь:

Онлайн курсы лекций и теория по техническим и гуманитарным предметам, выполнение учебных работ студентам очного, заочного и дистанционного обучения

Написание учебных работ студентам
Написание учебных работ студентам