
- •А. П. Степанов
- •Предисловие
- •Основные понятия и определения
- •. Нелинейные элементы и нелинейные электрические цепи
- •1.2. Нелинейные элементы и их характеристики
- •1.3. Параметры нелинейных элементов
- •2. Методы расчета нелинейных электрических и магнитных цепей
- •2.1. Графические методы расчета
- •2.2. Аналитические методы расчета
- •2.3. Моделирование
- •Решение.
- •3.1.2. Параллельное соединение нелинейных элементов
- •3.1.3. Смешанное соединение элементов
- •3.1.4. Метод двух узлов при расчете нелинейных электрических цепей
- •Из уравнений (3.14) – (3.17) получим зависимости для требуемых вах:
- •3.1.5. Расчет нелинейной электрической цепи с одним нелинейным элементом
- •4. Расчет магнитных цепей постоянного тока
- •4.1.2. Расчет разветвленной магнитной цепи
- •Для контуров рис. 4.9 имеем:
- •4.1.3. Расчет постоянного магнита с воздушным зазором
- •5. Расчет нелинейных электрических цепей переменного тока
- •5.1. Графический метод расчета по мгновенным значениям
- •5.2. Метод аналитической аппроксимации
- •Формула (5.7) выражает закон изменения тока от времени с точностью, определяемой аппроксимирующей функцией. Зависимость (5.7) можно представить в виде ряда Фурье, если сделать подстановку
- •5.3. Метод кусочно-линейной аппроксимации
- •Здесь ud(I) - нелинейная вольт-амперная характеристика диода для мгновенных значений тока и напряжения, рис. 5.11.
- •2. Аппроксимируем нелинейную характеристику ud(I) двумя отрезками прямых, рис. 5.12, уравнения которых имеют вид:
- •5.4. Метод расчета по действующим значениям несинусоидальных напряжений и токов или по их первым гармоникам
- •5.5. Примеры схемотехнического моделирования простых нелинейных электрических цепей переменного тока
- •5.5.1. Простые электрические цепи с одним диодом
- •5.5.2. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником
- •Заключение
- •Оглавление
- •Степанов Александр Петрович Расчет нелинейных электрических и магнитных цепей Учебное пособие
Для контуров рис. 4.9 имеем:
(4.11)
Здесь аргумент и функции поменялись местами: F1=w1I1, F3=w3I3 и F4=w4I4.
Для построения зависимости магнитного потока на участках магнитопровода по (4.11) воспользуемся электронными таблицами Excel, табл. 4.3. В табл. 4.3 первые два столбца отображают основную кривую намагничивания В(Н), сокращены обозначения для падения магнитного напряжения:
Udk1= Udk(Ф1), Udk2= Udk(Ф2) и Udk3= Udk(Ф3).
По данным табл. 4.3 построены соответствующие графики рис. 4.10 - 4.12.
Рис. 4.10
Рис. 4.11
Рис. 4.12
Рис. 4.13
На рис. 4.13 показано графическое решение уравнения (4.10). В точке а пересечения графиков Ф2 и Ф1 + Ф3 выполняется уравнение (4.10).
Таблица 4.2
L1 |
L2 |
L3 |
Lв |
S1 |
S2 |
S3 |
I1 |
I3 |
I4 |
w1 |
w2 |
w3 |
м |
м |
м |
м |
м2 |
м2 |
м2 |
A |
A |
A |
|
|
|
0,2 |
0,12 |
0,38 |
0,0005 |
0,0004 |
0,0006 |
0,0004 |
1,1 |
1 |
1 |
413 |
200 |
50 |
Таблица 4.3
Н |
В |
Н1L1 |
Н2L2 |
Н3L3 |
Hв |
HвLв |
Udk1 |
Ф1 |
Udk2 |
Ф2 |
Udk3 |
Ф3 |
А/м |
Тл |
А |
А |
А |
А/м |
А |
А |
Вб |
А |
Вб |
А |
Вб |
20 |
0,22 |
4 |
2,4 |
7,6 |
175159,2 |
87,57962 |
362,7204 |
0,000088 |
2,4 |
0,000132 |
242,4 |
0,0000891 |
40 |
0,75 |
8 |
4,8 |
15,2 |
597133,8 |
298,5669 |
147,7331 |
0,0003 |
4,8 |
0,00045 |
234,8 |
0,000304 |
60 |
0,93 |
12 |
7,2 |
22,8 |
740445,9 |
370,2229 |
72,07707 |
0,000372 |
7,2 |
0,000558 |
227,2 |
0,000377 |
80 |
1,02 |
16 |
9,6 |
30,4 |
812101,9 |
406,051 |
32,24904 |
0,000408 |
9,6 |
0,000612 |
219,6 |
0,000413 |
120 |
1,14 |
24 |
14,4 |
45,6 |
907643,3 |
453,8217 |
-23,52166 |
0,000456 |
14,4 |
0,000684 |
204,4 |
0,000462 |
200 |
1,28 |
40 |
24 |
76 |
1019108 |
509,5541 |
-95,25414 |
0,000512 |
24 |
0,000768 |
174 |
0,000518 |
400 |
1,47 |
80 |
48 |
152 |
1170382 |
585,1911 |
-210,8911 |
0,000588 |
48 |
0,000882 |
98 |
0,000595 |
600 |
1,53 |
120 |
72 |
228 |
1218153 |
609,0764 |
-274,7764 |
0,000612 |
72 |
0,000918 |
22 |
0,00062 |
800 |
1,57 |
160 |
96 |
304 |
1250000 |
625 |
-330,7 |
0,000628 |
96 |
0,000942 |
-54 |
0,000636 |
1200 |
1,6 |
240 |
144 |
456 |
1273885 |
636,9427 |
-422,6427 |
0,00064 |
144 |
0,00096 |
-206 |
0,000648 |
Согласно построения рис. 4.13, определяем значение магнитного напряжения Udk,a=118 А и магнитный поток Ф2а = 0,00095 Вб. Для определения потоков Ф1 и Ф3 реализуем следующий алгоритм, используя рис. 4.10 и 4.12:
U dk,a Ф1(Udk) Ф1а=0,00035 Вб;
Ф3(Udk)
Ф3а=0,00059
Вб.
Проверим правильность найденных значений магнитных потоков по уравнению (4.10). Допустим, что полученная точность решения нас удовлетворяет, в противном случае, надо добиваться требуемой точности.