Нелинейные электрические цепи постоянного тока

1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.

12. Нелинейные электрические цепи
постоянного тока

3.

• Нелинейной называется электрическая
цепь, в которую входят нелинейные
элементы, имеющие нелинейную
вольт-амперную характеристику.
• Большую группу нелинейных элементов
составляют нелинейные сопротивления:
терморезисторы, варисторы, бареттеры и
т.д.
• Нелинейную характеристику имеют
электровакуумные приборы,
фотоэлементы, газоразрядные
приборы.

4.

По виду ВАХ нелинейные элементы
(НЭ) подразделяются на следующие
виды:
• Симметричные.
• Несимметричные.
• Управляемые.

5.

Виды ВАХ

6.

Графический расчет электрических
цепей постоянного тока с
нелинейными элементами
Суть графического метода расчета
нелинейных электрических цепей
заключается в том, что по известным ВАХ
элементов строятся ВАХ отдельных
участков или всей цепи и далее по
результирующей ВАХ определяются токи
в ветвях или напряжения на элементах.

7.

Последовательное соединение
нелинейных элементов
Пусть дана схема, где два нелинейных
элемента соединены последовательно,
т.е. через них протекает один и тот же
ток, а общее напряжение складывается
из напряжений на этих элементах.

8.

9.

• Для расчета такой цепи заданные ВАХ
элементов I(U1) и I(U2) строят в общей
системе координат.
• Далее строят ВАХ всей цепи I(U),
выражающую зависимость тока в цепи от
общего напряжения.
• Ток обоих участков I одинаков, а общее
напряжение U= U1+ U2.
• Для построения общей ВАХ достаточно
сложить абсциссы исходных кривых I(U1)
и I(U2).

10.

• Проведем прямую, параллельную оси
абсцисс и соответствующую току I1.
Отрезки 1-2 и 1-3 в выбранном масштабе
выражают напряжения U1 и U2 на
участках. Сложив эти отрезки, на той же
прямой получим точку 4 общей ВАХ.
• Для других значений тока аналогично
можно найти еще ряд точек, через которые
пройдет общая ВАХ.

11.

12.

Параллельное соединение нелинейных
элементов
При параллельном соединении двух
нелинейных элементов к ним приложено
одно и то же напряжение U, а ток в
неразветвленной части равен сумме
токов в ветвях.

13.

14.

Для построения общей ВАХ нужно для
ряда значений напряжений сложить
ординаты ВАХ элементов. При
напряжении U1 (отрезок 0-1) сумма
отрезков 1-2 (ток I1) и 1-3 (ток I2) равна
отрезку 1-4 (ток I).

15.

16.

Смешанное соединение нелинейных
элементов
При смешанном соединении НЭ
графический расчет цепи производится
методом «свертывания» схемы, т.е. в
соответствии со схемой соединения
элементов их ВАХ складываются.

17.

Пусть дана схема со смешанным
соединением нелинейных элементов.

18.

По заданным характеристикам I2(U2),
I3(U3)
параллельно
соединенных
элементов строится ВАХ между
узлами.
То есть на графике при напряжении U2
(отрезок 0-1) определены токи I2
(отрезок 1-2) и I3 (отрезок 1-3), а затем
ток I= I2+ I3 (отрезок 1-4).

19.

• Далее строится ВАХ всей цепи I1(U) с
учетом того, что участок цепи между
узлами b и c включен последовательно
с нелинейным элементом на участке
ab.
• Например, при токе I1 (отрезок 0-7)
определены напряжения U1 (отрезок
7-5) и U2 (отрезок 7-4), а также общее
напряжение U= U1+ U2 (отрезок 7-6).

20.

21. Домашнее задание

• Евдокимов Ф.Е. Теоретические
основы электротехники.
Гл. 6, § 6.1-6.3, с. 95-108.
• Немцов М.В., Немцова М.Л.
Электротехника и электроника.
Гл. 2, § 2.15, с. 56-59.