Главная Движение носителей электрических зарядов



Электрическая цепь с последовательным соединением нелинейных элементов. Вольт-амперная характеристика любого одиночного нелинейного элемента позволяет определить ток при заданном напряжении или, наоборот, по заданному току определить напряжение. Поэтому при графическом методе расчета цепи с последовательным соединением нелинейных элементов строят результирующую вольт-амперную характеристику путем суммирования абсцисс характеристик отдельных элементов.

В качестве примера рассмотрим нелинейную цепь (рис. 1.30, я), в которой имеется два последовательно соединенных нелинейных элемента с заданными вольт-амперными характеристиками /(t/i) и /(С/г) (рис. 1.30,6). Так как элементы цепи соединены последовательно, то через них проходит один и тот же ток, а напряжение цепи

и = Ui + = 1п+ 1Г2. (1.61)

Для определения тока / и напряжений t/i и U2 построим согласно (1.61) результирующую вольт-амперную характеристику /([/). Для построения этой характеристики необходимо просуммировать абсциссы зависимостей i(t/i) и /(Г/г) при различных значениях тока в цепи. Пользуясь результирующей характеристикой, можно непосредственно находить для любого напряжения U цепи ток и напряжение на нелинейных элементах. Допустим, необходимо по заданному напряжению найти ток в цепи и напряжения на нелинейных элементах с сопротивлениями Vi и Гг. Если напряжение U задано отрезком 0/, который в масштабе Шу равен напряжению U, то, проведя перпендикуляр из точки / до пересечения с кривой I{U), найдем ток в цепи / в масштабе Ш/, соответствующий отрезку \fd\. Затем проводим прямую из точки d параллельно оси абсцисс до пересечения в точке а с осью ординат. Опуская перпендикуляры из точек пересечения b и с прямой da с кривыми /(t/i) и /(С/г) на ось абсцисс, находим отрезки I От \ и \0к\, соответственно равные Ui и (7г в масштабе ту.

Если задан ток / и требуется найти напряжения U, и

Г/г, то по оси ординат откладывают отрезок Оа, равный в масштабе





Рис. 1.31

mi току /, а затем проводят прямую ad, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой /(£7). Из точек Пересечения Ъ, с, d прямой ad с кривыми I(Ui), /(Ог) и I(U) опускают перпендикуляры на ось абсцисс и находят отрезки \0т\, \0к\, \0f\, которые в масштабе Ш[/ соответственно равны Ui, U2 и U.

Аналогично можно рассчитать графическим путем цепь, состоящую из последовательно соединенных нелинейного и линейного элементов, а также состоящую из большого числа последовательно соединенных нелинейных элементов.

Электрическая цепь с параллельным соединением нелинейных элементов. Рассмотрим цепь с параллельным соединением двух нелинейньк элементов (рис. 1.31, а) и с заданными вольт-амперными характеристиками Ii{U) и /2(1/), а также напряжением V (рис. 1.31,6). По заданным характеристикам lt{U) и IziV) можно определить токи 1 и I2 в нелинейных элементах, а затем по первому закону Кирхгофа - ток в неразветвленной части цепи I = Ii + I2. Нелинейные элементы можно заменить одним с характеристикой I{U) (рис. 1.31,6), которая будет результирующей характеристикой этих элементов. Так как при параллельном соединении все элементы цепи находятся под одним напряжением U, то для построения результирующей характеристики I{U) достаточно при различных значениях напряжения U просуммировать ординаты вольт-амперных характеристик отдельных элементов. Как и при последовательном соединении нелинейных элементов, пользуясь вольт-амперными характеристиками, можно найти токи /, Ii и I2 по заданному напряжению U или решить обратную задачу - по заданному току определить напряжение U.

Если параллельно соединены несколько нелинейных элементов, то аналогичным образом можно построить результирующую характеристику цепи. Заметим, что построение результирующей характеристики при параллельном соединении элементов не требуется, если необходимо найти только токи, которые могут быть найдены непосредственно по характеристикам отдельных элементов. Результирующая характеристика при параллельном соединении необходима только тогда, когда требуется по заданному току определить напряжение цепи.



Глава 2

ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

§2.1. Элементарный генератор синусоидальной э. д. с Основные характеристики синусоидального тока

Наиболее широкое применение в электротехнике и радиотехнике получили переменные напряжения и токи, являющиеся периодическими функциями времени. Электрические цепи, в которых э. д. с, напряжения и токи изменяются во времени по синусоидальному закону, называются цепями переменного синусоидального тока. Значение переменного тока в любой заданный момент времени называют мгновенным током i. Направление переменного тока, для которого его мгновенные значения положительны, считается положительным.

Процессы, наблюдаемые в линейных цепях с синусоидально изменяющимися токами и напряжениями, являются простейшими - к ним можно свести процессы, наблюдаемые в цепях с несинусоидально изменяющимися напряжениями и токами. Поэтому анализ более сложных процессов, связанных с прохождением несинусоидальных и непериодических токов, обычно проводят с помощью приемов, разработанных в теории цепей синусоидального тока.

Основным преимуществом синусоидальных токов является то, что они позволяют наиболее экономично осуществлять производство, передачу, распределение и использование электрической энергии. Целесообразность их использования обусловлена тем, что коэффициент полезного действия генераторов, электрических двигателей, трансформаторов и линий электропередач в этом случае оказывается наивысшим. Следует также указать на то, что в процессе эксплуатации электрических цепей при иных формах тока из-за возникновения э. д. с. самоиндукции на отдельных участках цепи могут создаваться значительные перенапряжения. Кроме того, расчет цепей с синусоидальными э. д. с, напряжениями и токами значительно проще, чем расчет цепей с несинусоидальными величинами.

В энергетике, как правило, применяют синусоидальные токи, которые обычно называют переменными. В связи, электронике, телемеханике используют несинусоидальные токи, например импульсные. Итак, переменные э. д. с, напряжения и токи могут быть весьма разнообразны, однако среди них наиболее часто применяют периодические.

Периодическими назьтаются такяе э. д. с, нащзяжешш и токи, мгновенные значения которых повторяются в одинаковой последовательности через равные 1фоме»!ут№11 времени (рнс. 2.1, а).

Наименьший промежуток времени, в течение которого мгновенные значения переменного тока i принимают все возможные значения, как



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0127