Mạch điện phi tuyến
Mục đích của các phần tử phi tuyến tính trong mạch điện
V mạch điện có thể bao gồm các yếu tố thụ động, điện trở về cơ bản phụ thuộc vào dòng điện hoặc ứng suất, với kết quả là dòng điện không tỷ lệ thuận với điện áp. Các phần tử như vậy và các mạch điện mà chúng đi vào được gọi là các phần tử phi tuyến tính.
Các phần tử phi tuyến mang lại cho các mạch điện các đặc tính không thể đạt được trong các mạch tuyến tính (ổn định điện áp hoặc dòng điện, khuếch đại DC, v.v.). Chúng không thể điều khiển và được kiểm soát... Cái thứ nhất - lưỡng cực - được thiết kế để hoạt động mà không có tác động của yếu tố điều khiển lên chúng (điện trở nhiệt bán dẫn và điốt), và cái thứ hai - đa cực - được sử dụng khi một yếu tố điều khiển tác động lên chúng (bóng bán dẫn và thyristor).
Đặc tuyến điện áp của các phần tử phi tuyến
Các đặc tính điện của các phần tử phi tuyến là các đặc tính dòng điện-điện áp I (U) thu được bằng thực nghiệm, cho thấy sự phụ thuộc của dòng điện vào điện áp, đôi khi đưa ra một công thức thực nghiệm gần đúng, thuận tiện cho việc tính toán.
Các phần tử phi tuyến không điều khiển có một đặc tính dòng điện-điện áp duy nhất và các phần tử phi tuyến được điều khiển có một họ các đặc tính như vậy mà tham số của chúng là hệ số điều khiển.
Các phần tử tuyến tính có điện trở không đổi, vì vậy đặc tính dòng điện-điện áp của chúng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ (Hình 1, a).
Các đặc tính điện áp hiện tại của phi tuyến có hình dạng khác nhau và được chia thành đối xứng và không đối xứng đối với các trục tọa độ (Hình 1, b, c).
Cơm. 1. Đặc tính dòng điện-điện áp của các phần tử thụ động: a — tuyến tính, b — đối xứng phi tuyến, c — bất đối xứng phi tuyến
Cơm. 2. Đồ thị xác định điện trở tĩnh đến vi sai của các phần tử phi tuyến tính trong các phần của đặc tính dòng điện-điện áp: a — tăng, b — giảm
Đối với các phần tử phi tuyến tính có đặc tính điện áp dòng điện đối xứng hoặc đối với các phần tử đối xứng, sự thay đổi hướng điện áp không gây ra sự thay đổi giá trị hiện tại (Hình 1, b) và đối với các phần tử phi tuyến tính có điện áp không đối xứng -đặc tính dòng điện, hoặc đối với các phần tử không đối xứng, với một và cùng một giá trị tuyệt đối của điện áp hướng ngược chiều nhau, các dòng điện sẽ khác nhau (Hình 1, c). Do đó, các phần tử đối xứng phi tuyến được sử dụng trong các mạch DC và AC, và các phần tử không cân bằng phi tuyến thường được sử dụng trong các mạch AC để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Đặc điểm của các phần tử phi tuyến
Đối với mỗi phần tử phi tuyến tính, một điện trở tĩnh tương ứng với một điểm nhất định của đặc tính điện áp hiện tại được phân biệt, ví dụ điểm A:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
và điện trở vi sai dành cho. điểm A được xác định theo công thức:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
trong đó mi, mi, sir — tương ứng là thang đo của điện áp, dòng điện và điện trở.
Điện trở tĩnh đặc trưng cho các thuộc tính của phần tử phi tuyến tính ở chế độ dòng điện không đổi và điện trở vi sai — đối với những sai lệch nhỏ của dòng điện so với giá trị trạng thái ổn định. Cả hai đều thay đổi khi đi từ một điểm và đặc tính dòng điện-điện áp sang một điểm khác, điểm thứ nhất luôn dương và biến thứ hai: trong phần tăng của đặc tính, dòng điện-điện áp dương và trong phần giảm là âm.
Các phần tử phi tuyến tính cũng được đặc trưng bởi các giá trị đối ứng: độ dẫn tĩnh Gst và độ dẫn vi sai G Các thông số khác nhau hoặc không thứ nguyên —
điện trở tương đối:
Kr = — (Rdifference /Rst)
hoặc độ dẫn điện tương đối:
Kg = — (Gdifference / Gst)
Các phần tử tuyến tính có tham số Kr và Kilôgam bằng một, còn đối với các phần tử phi tuyến tính thì chúng khác với nó và chúng càng khác một thì tính phi tuyến của mạch điện càng thể hiện rõ.
Tính toán mạch điện phi tuyến tính
Các mạch điện phi tuyến được tính toán bằng đồ họa và phân tích dựa trên Định luật Kirchhoff và đặc tính vôn-ampe của các phần tử riêng lẻ của mạch điện xoay chiều để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Khi tính toán bằng đồ thị một mạch điện có hai điện trở phi tuyến mắc nối tiếp R1 và R2 với các đặc tính dòng điện và điện áp Iz (U1) và Iz (U2), hãy xây dựng đặc tính dòng điện-điện áp của toàn mạch Iz (U), trong đó U = U1 + U2, trục hoành của các điểm được tìm bằng cách tổng trục hoành của các điểm thuộc đặc tính dòng điện-điện áp của các điện trở phi tuyến có tọa độ bằng nhau (Hình 3, a, b).
Cơm. 3. Sơ đồ và đặc điểm của mạch điện phi tuyến tính: a — mạch nối tiếp các điện trở phi tuyến tính, b — đặc tính vôn-ampe của các phần tử riêng lẻ và mạch nối tiếp, c — sơ đồ nối song song các điện trở phi tuyến tính, d - đặc tính vôn-ampe của các phần tử riêng lẻ và mạch song song.
Sự hiện diện của đường cong này cho phép điện áp U tìm thấy dòng điện Az cũng như điện áp U1 và U2 tại các cực của điện trở.
Theo cách tương tự, việc tính toán mạch điện với hai điện trở mắc song song được thực hiện. R1 và R2 với các đặc tính điện áp hiện tại I1 (U) và Az2 (U), trong đó đặc tính điện áp hiện tại của toàn bộ mạch Az(U) được xây dựng, trong đó Az = I1+I2, trên đó, sử dụng một điện áp nhất định U, tìm dòng điện Az , I1, I2 (oriz. 3, c, d).
Phương pháp giải tích tính toán mạch điện phi tuyến dựa trên việc trình bày đặc tính điện áp của các phần tử phi tuyến thông qua các phương trình hàm toán học tương ứng, từ đó có thể lập được các phương trình trạng thái cần thiết cho mạch điện. .Do việc giải các phương trình phi tuyến như vậy thường gây ra những khó khăn đáng kể, nên phương pháp phân tích để tính toán các mạch phi tuyến sẽ thuận tiện khi có thể làm thẳng các phần vận hành của các đặc tính dòng điện-điện áp của các phần tử phi tuyến. Điều này cho phép bạn mô tả trạng thái điện của mạch bằng các phương trình tuyến tính không gây khó khăn khi giải chúng.
Nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật điện:
Về hiệu điện thế, suất điện động và hiệu điện thế
Dòng điện trong chất lỏng và chất khí
Giới thiệu về từ trường, solenoids và nam châm điện
Tự cảm ứng và cảm ứng lẫn nhau
Điện trường, cảm ứng tĩnh điện, điện dung và tụ điện
Dòng điện xoay chiều là gì và nó khác với dòng điện một chiều như thế nào
