Circuits elèctrics no lineals
Finalitat dels elements no lineals en circuits elèctrics
V circuits elèctrics poden incloure elements passius, resistència elèctrica que depèn essencialment del corrent o de la tensió, amb el resultat que el corrent no és directament proporcional a la tensió. Aquests elements i els circuits elèctrics en què entren s'anomenen elements no lineals.
Els elements no lineals donen als circuits elèctrics propietats inabastables en circuits lineals (estabilització de tensió o corrent, amplificació de corrent continu, etc.). Són incontrolables i controlats... El primer —bipolar— està dissenyat per funcionar sense la influència d'un factor de control sobre ells (termistors i díodes semiconductors), i el segon —multipolar— s'utilitza quan un factor de control actua sobre ells (transistors). i tiristors).
Característiques corrent-tensió dels elements no lineals
Les propietats elèctriques dels elements no lineals són característiques de corrent-tensió I (U) obtingudes experimentalment gràfics que mostren la dependència del corrent de la tensió, per als quals de vegades es fa una fórmula empírica aproximada i convenient per al càlcul.
Els elements no lineals no controlats tenen una única característica de corrent-tensió, i els elements no lineals controlats tenen una família d'aquestes característiques el paràmetre de les quals és el factor de control.
Els elements lineals tenen una resistència elèctrica constant, de manera que la seva característica corrent-tensió és una línia recta que passa per l'origen (Fig. 1, a).
Les característiques de corrent-tensió dels no lineals tenen una forma diferent i es divideixen en simètriques i asimètriques respecte als eixos de coordenades (Fig. 1, b, c).
Arròs. 1. Característiques corrent-tensió dels elements passius: a — lineal, b — simètric no lineal, c — asimètric no lineal
Arròs. 2. Gràfics per a la determinació de la resistència estàtica a diferencial d'elements no lineals en les seccions de les característiques de corrent-tensió: a — ascendent, b — descendent
Per als elements no lineals amb una característica de corrent-tensió simètrica o per als elements simètrics, un canvi en la direcció de la tensió no provoca un canvi en el valor de corrent (Fig. 1, b) i per als elements no lineals amb una tensió asimètrica -característica de corrent, o per a elements asimètrics, amb un mateix valor absolut de la tensió dirigida en sentits oposats, els corrents són diferents (Fig. 1, c). Per tant, els elements simètrics no lineals s'utilitzen en circuits de CC i CA, i els elements no lineals desequilibrats, per regla general, en circuits de CA per convertir CA en corrent CC.
Característiques dels elements no lineals
Per a cada element no lineal, es distingeix una resistència estàtica corresponent a un punt determinat de la característica corrent-tensió, per exemple el punt A:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
i la resistència diferencial que és per. el mateix punt A es determina per la fórmula:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
on mi, mi, sir — respectivament l'escala de voltatges, corrents i resistències.
La resistència estàtica caracteritza les propietats d'un element no lineal en el mode de corrent constant i la resistència diferencial, per a petites desviacions del corrent respecte al valor de l'estat estacionari. Ambdós canvien en passar d'un punt i la característica corrent-tensió a un altre, sent el primer sempre positiu i el segon variable: en la secció ascendent de la característica, la corrent-tensió és positiva, i en la secció descendent és negativa.
Els elements no lineals també es caracteritzen per valors recíprocs: conductivitat estàtica Gst i conductivitat diferencial G Paràmetres diferents o adimensionals —
Resistència relativa:
Kr = — (Rdiferència /Rst)
o conductivitat relativa:
Kg = — (Diferència G/Gst)
Els elements lineals tenen els paràmetres Kr i Kilogram iguals a un, i per als elements no lineals en diferencien, i com més es diferencien d'un, més es manifesta la no linealitat del circuit elèctric.
Càlcul de circuits elèctrics no lineals
Els circuits elèctrics no lineals es calculen gràficament i analíticament a partir de Les lleis de Kirchhoff i característiques volt-ampere dels elements individuals dels circuits de corrent altern per convertir el corrent altern en corrent continu.
Quan es calcula gràficament un circuit elèctric amb dues resistències no lineals connectades en sèrie R1 i R2 amb característiques de corrent-tensió Iz (U1) i Iz (U2), construïu la característica de corrent-tensió de tot el circuit Iz (U), on U = U1 + U2, les abscisses dels punts dels quals es troben sumant les abscisses dels punts de les característiques de corrent-tensió de resistències no lineals amb ordenades iguals (Fig. 3, a, b).
Arròs. 3. Esquemes i característiques dels circuits elèctrics no lineals: a — circuit de connexió en sèrie de resistències no lineals, b — característiques volt-ampere dels elements individuals i del circuit en sèrie, c — esquema de connexió en paral·lel de resistències no lineals, d — Característiques volt-ampere dels elements individuals i d'un circuit paral·lel.
La presència d'aquesta corba permet que la tensió U trobi el corrent Az així com la tensió U1 i U2 als terminals de les resistències.
De la mateixa manera, es realitza el càlcul del circuit elèctric amb dues resistències connectades en paral·lel. R1 i R2 amb les característiques de corrent-tensió I1 (U) i Az2 (U), per als quals es va construir la característica de corrent-tensió de tot el circuit Az(U), on Az = I1+I2, sobre el qual, utilitzant una tensió determinada U, troba els corrents Az , I1, I2 (oriz. 3, c, d).
El mètode analític per al càlcul de circuits elèctrics no lineals es basa en la presentació de les característiques de tensió dels elements no lineals mitjançant les equacions de les funcions matemàtiques corresponents, que permeten elaborar les equacions d'estat necessàries per als circuits elèctrics. .Com que la solució d'aquestes equacions no lineals sovint causa dificultats significatives, el mètode analític per calcular circuits no lineals és convenient quan es poden redreçar les seccions operatives de les característiques de tensió actual dels elements no lineals. Això permet descriure l'estat elèctric del circuit mitjançant equacions lineals que no creen dificultats per resoldre'ls.
Fonaments de l'enginyeria elèctrica:
Sobre diferència de potencial, força electromotriu i tensió
Corrent elèctric en líquids i gasos
Resistència elèctrica dels cables
Magnetisme i electromagnetisme
Sobre el camp magnètic, els solenoides i els electroimants
Camp elèctric, inducció electrostàtica, capacitat i condensadors
Què és el corrent altern i en què es diferencia del corrent continu
