Mittelineaarsed elektriahelad
Mittelineaarsete elementide otstarve elektriahelates
V elektriahelad võib sisaldada passiivseid elemente, elektritakistus mis oleneb sisuliselt voolust või pingest, mistõttu vool ei ole pingega otseselt võrdeline. Selliseid elemente ja elektriahelaid, millesse nad sisenevad, nimetatakse mittelineaarseteks elementideks.
Mittelineaarsed elemendid annavad elektriahelatele lineaarsetes ahelates saavutamatud omadused (pinge või voolu stabiliseerimine, alalisvoolu võimendus jne). Need on kontrollimatud ja juhitavad... Esimene — bipolaarne — on loodud töötama ilma, et neile mõjuks mingi juhtfaktor (pooljuhttermistorid ja -dioodid) ning teist — multipolaarne — kasutatakse siis, kui neile mõjub juhtfaktor (transistorid). ja türistorid).
Mittelineaarsete elementide voolu-pinge omadused
Mittelineaarsete elementide elektrilised omadused on voolu-pinge karakteristikute I (U) eksperimentaalselt saadud graafikud, mis näitavad voolu sõltuvust pingest, mille kohta tehakse mõnikord ligikaudne, arvutamiseks mugav empiiriline valem.
Kontrollimata mittelineaarsetel elementidel on üks voolu-pinge karakteristik ja juhitavatel mittelineaarsetel elementidel on selliste omaduste perekond, mille parameeter on reguleeriv tegur.
Lineaarsetel elementidel on konstantne elektritakistus, mistõttu nende voolu-pinge tunnusjoon on alguspunkti läbiv sirgjoon (joon. 1, a).
Mittelineaarsete voolu-pinge karakteristikud on erineva kujuga ja jagunevad koordinaattelgede suhtes sümmeetrilisteks ja asümmeetrilisteks (joonis 1, b, c).
Riis. 1. Passiivsete elementide voolu-pinge omadused: a — lineaarne, b — mittelineaarne sümmeetriline, c — mittelineaarne asümmeetriline
Riis. 2. Graafikud mittelineaarsete elementide staatilise diferentsiaaltakistuse määramiseks voolu-pinge karakteristikute lõikudes: a — tõus, b — langus
Sümmeetrilise voolu-pinge karakteristikuga mittelineaarsete elementide või sümmeetriliste elementide puhul ei põhjusta pinge suuna muutus voolu väärtuse muutust (joonis 1, b), mittelineaarsete elementide puhul aga asümmeetrilise pingega. -voolu karakteristik ehk asümmeetriliste elementide puhul ühe ja sama vastassuundadesse suunatud pinge absoluutväärtusega on voolud erinevad (joon. 1, c). Seetõttu kasutatakse alalis- ja vahelduvvooluahelates mittelineaarseid sümmeetrilisi elemente ning vahelduvvooluahelates reeglina mittelineaarseid tasakaalustamata elemente vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks.
Mittelineaarsete elementide omadused
Iga mittelineaarse elemendi jaoks eristatakse staatilist takistust, mis vastab voolu-pinge karakteristiku antud punktile, näiteks punkt A:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
ja diferentsiaaltakistus, mis on ette nähtud. sama punkt A määratakse järgmise valemiga:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
kus mi, mi, sir — vastavalt pingete, voolude ja takistuste skaala.
Staatiline takistus iseloomustab mittelineaarse elemendi omadusi konstantse voolu režiimis ja diferentsiaaltakistus - voolu väikeste kõrvalekallete korral püsiseisundi väärtusest. Mõlemad muutuvad ühest punktist üleminekul ja voolu-pinge karakteristik teise, kusjuures esimene on alati positiivne ja teine muutuja: tunnuse tõusvas osas on voolupinge positiivne ja langevas osas negatiivne.
Mittelineaarseid elemente iseloomustavad ka vastastikused väärtused: staatiline juhtivus Gst ja diferentsiaaljuhtivus GErinevad või dimensioonideta parameetrid —
suhteline takistus:
Kr = — (erinevus / Rst)
või suhteline juhtivus:
Kg = — (Gvahe / Gst)
Lineaarsete elementide parameetrid Kr ja Kilogramm on võrdsed ühega ning mittelineaarsete elementide puhul erinevad nad sellest ning mida rohkem nad ühest erinevad, seda enam avaldub elektriahela mittelineaarsus.
Mittelineaarsete elektriahelate arvutamine
Mittelineaarsed elektriahelad arvutatakse graafiliselt ja analüütiliselt Kirchhoffi seadused ja vahelduvvooluahelate üksikute elementide volt-amperkarakteristikud vahelduvvoolu alalisvooluks muundamiseks.
Kahe järjestikku ühendatud mittelineaarse takistiga R1 ja R2 voolu-pinge karakteristikuga Iz (U1) ja Iz (U2) vooluahela graafilisel arvutamisel koostage kogu vooluahela Iz (U) voolu-pinge karakteristikud, kus U = U1 + U2, mille punktide abstsissid leitakse võrdsete ordinaatidega mittelineaarsete takistite voolu-pinge karakteristikute punktide abstsissid liitmisel (joon. 3, a, b).
Riis. 3. Mittelineaarsete elektriahelate skeemid ja karakteristikud: a — mittelineaarsete takistite jadaühenduse skeem, b — üksikute elementide ja jadalülituse volt-ampriomadused, c — mittelineaarsete takistite paralleelühenduse skeem, d — üksikute elementide ja paralleelse vooluahela volt-ampriomadused.
Selle kõvera olemasolu võimaldab pingel U leida voolu Az, samuti pinge U1 ja U2 takistite klemmidel.
Samamoodi tehakse kahe paralleelselt ühendatud takistiga elektriahela arvutamine. R1 ja R2 voolu-pinge karakteristikutega I1 (U) ja Az2 (U), millele ehitati kogu vooluahela voolu-pinge karakteristik Az(U), kus Az = I1+I2, millele antud pinget kasutades U, leidke voolud Az , I1, I2 (oriz. 3, c, d).
Mittelineaarsete elektriahelate arvutamise analüütiline meetod põhineb mittelineaarsete elementide pingekarakteristikute esitamisel vastavate matemaatiliste funktsioonide võrrandite kaudu, mis võimaldavad koostada elektriahelate jaoks vajalikke olekuvõrrandeid. .Kuna selliste mittelineaarsete võrrandite lahendamine põhjustab sageli olulisi raskusi, on mittelineaarsete ahelate arvutamise analüütiline meetod mugav, kui mittelineaarsete elementide voolu-pinge karakteristikute töölõike saab sirgendada. See võimaldab kirjeldada ahela elektrilist olekut lineaarsete võrrandite abil, mis ei tekita raskusi nende lahendamisel.
Elektrotehnika alused:
Potentsiaalide erinevuse, elektromotoorjõu ja pinge kohta
Elektrivool vedelikes ja gaasides
Magnetväljast, solenoididest ja elektromagnetitest
Elektromagnetiline induktsioon
Eneseinduktsioon ja vastastikune induktsioon
Elektriväli, elektrostaatiline induktsioon, mahtuvus ja kondensaatorid
Mis on vahelduvvool ja kuidas see erineb alalisvoolust
