12. Расчет нелинейных электрических цепей при постоянных токах

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

12.1 Классификация и параметры нелинейных элементов

По виду вольтамперной характеристики различают с симметричные и несимметрич­ные элементы. У симметричных элементов сопротивление одинаково зависит от тока при разных направлениях тока через элемент. К симметричным элементам относятся лампы накаливания, терморезисторы, бареттеры и другие элементы.

Режим работы элемента с несимметричной характеристикой существенно зависит от изменения знака тока и напряжения на выводах. Характерным представителем несимметричного элемента является полупроводниковый диод.

ВАХ могут быть заданы в виде графиков, таблиц и аналитических выражений. Ана­литическое выражение зависимости позволяет провести точный аналитический расчет. Связь между током и напряжением в некоторых случаях выводится теоретически, например, для электронной лампы справедлива зависимость , или является аналитической аппроксимацией экспериментально полученных вольтамперных характеристик.

Статическое и дифференциальное сопротивления

Свойства нелинейного элемента можно характеризовать статическим или дифференциальным сопротивлением.

Статическое сопротивление характеризует поведение HP в ре­жиме неизменного тока. Оно равно отношению напряжения на HP к протекающему по нему току: . Под дифференциальным сопротивлением принято понимать от­ношение малого (теоретически бесконечно малого) приращения напря­жения на HP к соответствующему приращению тока :

Дифференциальное сопротивление используют, например, при замене HP эквивалентным линейным сопро­тивлением и источником э.д.с.. Такая замена удобна тем, что после нее вся схема становится линейной и ее работа может быть исследована методами, разработанными для линейных цепей. Однако при этом необходимо внимательно следить за тем, чтобы рабо­чая точка не выходила за пределы линейного участка ВАХ.

12.2 Графические методы расчета нелинейных цепей

	При последовательном сое­динении любого числа нелинейных и ли­нейных резисторов вольтамперная характе­ристика всей цепи строится путем суммирова­ния ординат характеристик отдельных резис­торов в соответствии с зависимостью: По характеристике всей цепи для заданного значения напряжения опреде­ляется соответствующий ему ток , а по нему напряжения и участков цепи.
	При параллельном соединении нескольких ли­нейных и нелинейных резисторов вольтамперная характеристика всей цепи строится путем суммирования абсцисс характеристик, т. е. токов отдельных резисторов: . По характеристике для всей цепи для любого заданного тока определяется напряжение , а по нему – токи и участков цепи.
	При смешанном соединении также строится вольтамперная характеристика всей цепи по характеристикам отдельных резисторов. С помощью суммирования абсцисс, т.е. токов и , строится характеристика параллельного разветвления ,затем, суммируя ординаты этой характеристики и характеристики , строят характеристику всей цепи.

Если любая сложная цепь содержит только одну нелинейную ветвь, то для расчета может быть применен метод эквивалентного источника энер­гии: вся цепь, кроме нелинейной ветви, заменяется эквивалентным источником напряжения или тока. В результате задача сводится к одному из рассмотренных случаев – последовательному или параллельному соединению двух элементов.

12.3 Основные свойства и методы расчета магнитных нелинейных цепей постоянного тока

Содержащие ферромагнитные материалы устройства, предназначенные для создания с помощью намагничивающей силы магнитного потока в определенной части пространства, называют магнитной цепью.

Расчет магнитной цепи заключается в установлении связи между магнитным потоком, током в обмотках, числом витков и геометри­ческими размерами цепи с учетом магнитных свойств материалов, из которых она выполнена.

Законы, используемые при расчете магнитных цепей, базируются на законах электромагнитного поля – законе полного тока и законе непрерывности потока вектора магнитной индукции.

По аналогии с разветвленной электрической цепью магнитная цепь может быть разбита на ветви и узлы. Вследствие нелинейности зависимости индукции магнитного поля от напряженности расчеты магнитной цепи ведут графическими методами, используя законы Кирхгофа: