Нелинейни електрически вериги
Предназначение на нелинейни елементи в електрически вериги
V електрически вериги може да включва пасивни елементи, електрическо съпротивление което по същество зависи от тока идали стресът, като резултат при което токът не е правопропорционален на напрежението. Такива елементи и електрическите вериги, в които влизат, се наричат нелинейно елементи.
Нелинейните елементи придават на електрическите вериги свойства, недостижими в линейните вериги(стабилизация на напрежение или ток, DC усилване и др.). Те са неуправляеми и управлявана… Първият — двуполюсен — е проектиран да работи без влиянието на управляващ фактор върху тях (полупроводникови термистори и диоди), а вторият — многополюсен — се използва, когато върху тях действа контролен фактор (транзистори и тиристори).
Токово-напрежени характеристики на нелинейни елементи
Електрическите свойства на нелинейните елементи представляват токово-напрежени характеристики Аз (U) експериментално получени графики, показващи зависимостта на тока от напрежението, за които понякога се прави приблизителна, удобна за изчисления емпирична формула.
Неконтролираните нелинейни елементи имат една характеристика ток-напрежение, а управляваните нелинейни елементи имат семейство от такива характеристики, чийто параметър е управляващият фактор.
Линейните елементи имат постоянно електрическо съпротивление, така че характеристиката им ток-напрежение е права линия, преминаваща през началото (фиг. 1, а).
Характеристиките на токово напрежение на нелинейни имат различна форма и са разделени на симетрични и асиметрични по отношение на координатните оси (фиг. 1, б, в).
Ориз. 1. Токово -напрежени характеристики на пасивни елементи: a — линейни, b — нелинейни симетрични, c — нелинейни асиметрични
Ориз. 2. Графики за определяне на статичното към диференциално съпротивление на нелинейни елементи в участъците на токово -напрежените характеристики: а — възходящ, б — падащ
За нелинейни елементи със симетрична характеристика ток-напрежение или за симетрични елементи промяна в посоката на напрежението не причинява промяна в стойността на тока (фиг. 1, б), а за нелинейни елементи с асиметрично напрежение ток характерни, или за асиметрични елементи, с една и съща абсолютна стойност на напрежението, насочено в противоположни посоки, токовете са различни (фиг. 1, в). Следователно, нелинейни симетрични елементи се използват в DC и AC вериги, а нелинейни небалансирани елементи, като правило, в AC вериги за преобразуване на AC в DC ток.
Характеристики на нелинейни елементи
За всеки нелинеен елемент се разграничава статично съпротивление, съответстващо на дадена точка от характеристиката токово напрежение, например точка А:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
и диференциалното съпротивление, което е за. същата точка А се определя по формулата:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
където ми, ми, господин — съответно скалата на напрежения, токове и съпротивления.
Статичното съпротивление характеризира свойствата на нелинеен елемент в режим на постоянен ток, а диференциалното съпротивление — за малки отклонения на тока от стойността в стационарно състояние. И двете се променят при преминаване от една точка и характеристиката на токово напрежение в друга, като първата винаги е положителна, а втората е променлива: във възходящия участък на характеристиката токово напрежение е положителна, а в падащата секция той е отрицателен.
Нелинейните елементи също се характеризират с реципрочни стойности: статична проводимост Gst и диференциална проводимост Gразлични или безразмерни параметри —
относително съпротивление:
Kr = — (Rразлика /Rst)
или относителна проводимост:
Кг = — (Gразлика / Gst)
Линейните елементи имат параметри Кр и Килограма са равни на едно и за нелинейни елементи се различават от него и колкото повече се различават от един, толкова повече се проявява нелинейността на електрическата верига.
Изчисляване на нелинейни електрически вериги
Изчисляват се нелинейни електрически вериги графични и аналитични методибазиран на Законите на Кирхоф и волт-амперни характеристики на отделни елементи от променливотокови вериги за преобразуване на променлив ток в постоянен ток.
При графично изчисляване на електрическа верига с два последователно свързани нелинейни резистораR1 и R2 с токово-напрежени характеристики Аз (U1) и Аз (U2) изградете токово-напрежената характеристика на цялата верига Аз (U), където U = U1 + U2, абсцисите на точките от които се намират чрез сумиране на абсцисите на точките на характеристиките на токово напрежение на нелинейни резистори с равни ординати (фиг. 3, а, б).
Ориз. 3. Диаграми и характеристики на нелинейни електрически вериги: а — верига на последователно свързване на нелинейни резистори, б — волт -амперни характеристики на отделни елементи и последователна верига, в — схема на паралелно свързване на нелинейни резистори, d — волта -амперни характеристики на отделни елементи и паралелна верига.
Наличието на тази крива позволява на напрежението U да намери тока Азкакто и напрежение U1 и U2 на клемите на резисторите.
По същия начин се извършва изчислението на електрическата верига с два паралелно свързани резистора. R1 и R2 с токово-напрежени характеристики I1 (U) и Аз2 (U), за която е изградена токово-напрежената характеристика на цялата верига Аз(U), където Аз = I1+I2, по който, използвайки дадено напрежение Uнамери токове Аз, I1, I2 (ориз. 3, в, г).
Аналитичният метод за изчисляване на нелинейни електрически вериги се основава на представянето на волтажните характеристики на нелинейните елементи чрез уравненията на съответните математически функции, които дават възможност да се съставят необходимите уравнения на състоянието за електрическите вериги. Тъй като решението на такива нелинейни уравнения често причинява значителни трудности, аналитичният метод за изчисляване на нелинейни схеми е удобен, когато работните участъци на токово-напрежените характеристики на нелинейни елементи могат да бъдат изправени. Това ви позволява да опишете електрическото състояние на веригата чрез линейни уравнения, които не създават трудности при тяхното решаване.
Основи на електротехниката:
Относно потенциалната разлика, електромоторната сила и напрежението
Електрически ток в течности и газове
Електрическо съпротивление на проводниците
Магнетизъм и електромагнетизъм
За магнитното поле, соленоидите и електромагнитите
Самоиндукция и взаимна индукция
Електрическо поле, електростатична индукция, капацитет и кондензатори
Какво е променлив ток и как се различава от постоянния ток
