Nemlineáris elektromos áramkörök
A nemlineáris elemek célja elektromos áramkörökben
V elektromos áramkörök tartalmazhat passzív elemeket, elektromos ellenállás ami alapvetően az áramerősségtől vagy a feszültségtől függ, aminek következtében az áramerősség nem egyenesen arányos a feszültséggel. Az ilyen elemeket és az elektromos áramköröket, amelyekbe belépnek, nemlineáris elemeknek nevezzük.
A nemlineáris elemek olyan tulajdonságokat adnak az elektromos áramköröknek, amelyek a lineáris áramkörökben elérhetetlenek (feszültség- vagy áramstabilizálás, egyenáram-erősítés stb.). Szabályozhatatlanok és vezérelhetők... Az első - bipoláris - úgy van kialakítva, hogy egy szabályozó tényező hatása nélkül működjön (félvezető termisztorok és diódák), a második - többpólusú - pedig akkor használatos, amikor egy vezérlő tényező hat rájuk (tranzisztorok). és tirisztorok).
Nemlineáris elemek áram-feszültség jellemzői
A nemlineáris elemek elektromos tulajdonságai az áram-feszültség karakterisztikájú I (U) kísérleti úton kapott grafikonok, amelyek az áram feszültségtől való függését mutatják, amelyekhez néha hozzávetőleges, kiszámítható empirikus képletet készítenek.
A szabályozatlan nemlineáris elemeknek egyetlen áram-feszültség karakterisztikája van, a vezérelt nemlineáris elemeknek pedig egy családja van, amelyek paramétere a szabályozó tényező.
A lineáris elemek állandó elektromos ellenállásúak, így áram-feszültség karakterisztikájuk az origón áthaladó egyenes (1. ábra, a).
A nemlineáris áram-feszültség karakterisztikája eltérő alakú, és a koordinátatengelyekhez képest szimmetrikusra és aszimmetrikusra oszlik (1. ábra, b, c).
Rizs. 1. Passzív elemek áram-feszültség jellemzői: a — lineáris, b — nemlineáris szimmetrikus, c — nemlineáris aszimmetrikus
Rizs. 2. Grafikonok a nemlineáris elemek statikus differenciális ellenállásának meghatározásához az áram-feszültség karakterisztika szakaszaiban: a — emelkedés, b — csökkenő
A szimmetrikus áram-feszültség karakterisztikával rendelkező nemlineáris elemeknél vagy szimmetrikus elemeknél a feszültség irányának változása nem okoz áramérték változást (1. ábra, b), a nem lineáris elemeknél pedig aszimmetrikus feszültségű. -áramkarakterisztikát, vagy aszimmetrikus elemeknél egy és azonos ellentétes irányú feszültség abszolút értékével az áramok különbözőek (1. ábra c). Ezért nemlineáris szimmetrikus elemeket használnak az egyenáramú és váltóáramú áramkörökben, és a nemlineáris kiegyensúlyozatlan elemeket általában az AC áramkörökben a váltakozó áram egyenárammá alakítására.
Nemlineáris elemek jellemzői
Minden nemlineáris elemnél megkülönböztetünk egy statikus ellenállást, amely megfelel az áram-feszültség karakterisztika adott pontjának, például az A pontnak:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
és a differenciálellenállás, amely a. ugyanazt az A pontot a következő képlet határozza meg:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
ahol mi, mi, sir – a feszültségek, áramok és ellenállások skálája.
A statikus ellenállás a nemlineáris elem tulajdonságait jellemzi állandó áram módban, a differenciális ellenállás pedig az áram állandósult állapotától való kis eltérései esetén. Mindkettő változik az egyik pontból és az áram-feszültség karakterisztikából a másikba való átmenet során, az első mindig pozitív, a második változó: a karakterisztika emelkedő szakaszában az áramfeszültség pozitív, a csökkenő szakaszban pedig negatív.
A nemlineáris elemeket reciprok értékek is jellemzik: statikus vezetőképesség Gst és differenciális vezetőképesség G különböző vagy dimenzió nélküli paraméterek —
relatív ellenállás:
Kr = — (R-különbség /Rst)
vagy relatív vezetőképesség:
Kg = – (Gkülönbség / Gst)
A lineáris elemek Kr és Kilogram paraméterei eggyel egyenlők, és a nemlineáris elemeknél eltérnek ettől, és minél jobban eltérnek egytől, annál inkább megnyilvánul az elektromos áramkör nemlinearitása.
Nemlineáris elektromos áramkörök számítása
A nemlineáris elektromos áramkörök számítása grafikusan és analitikusan történik Kirchhoff törvényei valamint a váltakozó áramú áramkörök egyes elemeinek volt-amper karakterisztikája a váltakozó áram egyenárammá alakítására.
Két sorba kapcsolt, Iz (U1) és Iz (U2) áram-feszültség karakterisztikával rendelkező R1 és R2 nemlineáris ellenállású elektromos áramkör grafikus kiszámításakor építse meg a teljes Iz (U) áramkör áram-feszültség karakterisztikáját, ahol U = U1 + U2, melynek pontjainak abszcisszáit egyenlő ordinátájú nemlineáris ellenállások áram-feszültség karakterisztikája pontjainak abszcisszáit összegezve kapjuk meg (3. ábra a, b).
Rizs. 3. Nemlineáris elektromos áramkörök diagramjai és jellemzői: a — nemlineáris ellenállások soros kapcsolásának kapcsolása, b — az egyes elemek és a soros áramkör volt-amper jellemzői, c — a nemlineáris ellenállások párhuzamos kapcsolásának sémája, d — az egyes elemek és a párhuzamos áramkör volt-amper karakterisztikája.
Ennek a görbének a jelenléte lehetővé teszi, hogy az U feszültség megtalálja az Az áramot, valamint az U1 és U2 feszültséget az ellenállások kivezetésein.
Ugyanígy történik az elektromos áramkör kiszámítása két párhuzamosan kapcsolt ellenállással. R1 és R2 I1 (U) és Az2 (U) áram-feszültség karakterisztikával, amelyre az egész áramkör áram-feszültség karakterisztikáját építették Az(U), ahol Az = I1+I2, amelyen adott feszültséggel U, keresse meg az áramokat Az , I1, I2 (oriz. 3, c, d).
A nemlineáris elektromos áramkörök számításának analitikai módszere a nemlineáris elemek feszültségjellemzőinek bemutatásán alapul a megfelelő matematikai függvények egyenletein keresztül, amelyek lehetővé teszik az elektromos áramkörökhöz szükséges állapotegyenletek felállítását. .Mivel az ilyen nemlineáris egyenletek megoldása gyakran jelentős nehézségeket okoz, a nemlineáris áramkörök számítási analitikai módszere akkor kényelmes, ha a nemlineáris elemek áram-feszültség jellemzőinek működési szakaszai kiegyenesíthetők. Ez lehetővé teszi az áramkör elektromos állapotának lineáris egyenletekkel történő leírását, amelyek nem okoznak nehézséget a megoldásukban.
Az elektrotechnika alapjai:
A potenciálkülönbségről, az elektromotoros erőről és a feszültségről
Elektromos áram folyadékokban és gázokban
A vezetékek elektromos ellenállása
Mágnesesség és elektromágnesesség
A mágneses térről, a szolenoidokról és az elektromágnesekről
Önindukció és kölcsönös indukció
Elektromos tér, elektrosztatikus indukció, kapacitás és kondenzátorok
Mi a váltakozó áram és miben különbözik az egyenáramtól
