Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
3 НЦ - Презентация.pptx
Скачиваний:
14
Добавлен:
05.03.2021
Размер:
5.83 Mб
Скачать

1

Нелинейные электрические цепи

2

Основные положения

3

Нелинейные элементы:

 

u(t)

u

i

i(t)

 

Параметры и характеристики

4

 

 

 

нелинейных элементов

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

r(i) или g(i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i(u) или u(i)

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

L(i) или Ψ(i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B(H)

 

Вольт-амперная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(u)

 

характеристика (ВАХ)

 

 

 

 

 

 

 

 

Вольт-амперная характеристика

Симметричная Несимметричная

5

 

Монотонная

 

 

 

Управляемая

 

 

 

 

 

 

 

Неуправляемая

 

 

 

 

 

 

 

 

Управляемая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

током

 

 

 

напряжением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВАХ может быть задана в виде:

i

i, А

i1

i2

i 0,1u 0,04u3

u u, В

u1

u2

 

графика

таблицы

аналитического

выражения

 

 

6

Примеры характеристик нелинейных элементов (НЭ)

7

Лампа накаливания

I

«Линейный» участокU

ВАХ лампы накаливания с металлической нитью

8

Бареттер – газонаполненная лампа

i

iст

umin umax

u

ВАХ бареттера

9

Диод

i

мА VD (А)

В (десятки – сотни)

u

В (десятые доли – единицы)

мкА

(мА)

ВАХ диода

10

Стабилитрон

i

VD

uст

u

iст min

iст max

ВАХ стабилитрона

11

Туннельный диод

I пр

a в

 

 

б

 

 

 

Uобр

Uпр

Iобр

ВАХ туннельного диода

12

Тиристор – управляемый диод

i

Управляющий

электрод

 

 

u

ВАХ тиристора

 

13

Катушка с ферромагнитным сердечником

B

–H

+H H

основная кривая намагничивания

Характеристика ферромагнетиков

B

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

Характеристика ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ)

15

Статические и динамические характеристики НЭ

16

Характеристики нелинейных элементов

Статические Динамические

R u

f (i);

G

i

 

f

2

(i).

 

ст

i

1

 

 

ст

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

lim u

du F (i);

 

 

 

д

i 0

i

 

di

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

lim

i

 

di

F (i).

 

 

 

 

 

 

 

 

д

u 0 u

 

du

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

17

 

a

 

u=f(i)

 

ua

Δu

 

 

 

 

 

Δi

 

 

 

 

 

 

β

α

 

 

 

ia

 

i

 

ua k tg ;

u

Rстa

Rдa

k tg ,

 

ia

 

i

 

где k – масштабирующий коэффициент:

k mu , mi

mu – масштаб по напряжению, В/дел; mi – масштаб по току, А/дел.

18

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α1

2

 

 

 

β2

 

 

 

 

α2

 

 

 

 

 

 

 

β1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

;

tg 0.

 

;

tg 0.

1

 

2

 

1

1

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

;

tg 2 0.

2

 

 

;

tg 2 0.

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

ВАХ лампы накаливания

19

 

 

I

i

 

U

 

 

 

 

u

 

 

 

 

Статическая Динамическая

20

Аппроксимация характеристик НЭ

Получение ВАХ нелинейного элемента

21

 

+

A

 

Опытная ВАХ

 

 

U

 

V

НЭ i, А

i1

i2

in

 

 

u, В

u1

u2

un

i

 

 

 

 

 

 

 

in

 

n

R

 

u

n ;

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

стn

 

in

 

 

 

 

 

 

 

i2

 

 

Rстn

k tg .

 

i1

u1

u2

un u

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

22

Аппроксимация ВАХ степенным полиномом

 

 

i a u a u2

a u3

... a

un.

 

 

 

i

1

 

 

 

2

 

3

 

 

 

n

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

i a u a u2

a u3;

 

1

 

 

 

 

 

 

1

1

1

2

1

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i a u

2

a u2

a u3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

2

2

3

2

 

i2

 

 

 

 

 

 

i a u a u2

a u3

;

 

 

 

 

 

 

3

1

 

3

2

3

3

3

 

i3

u2

 

 

u1 u

 

 

a1, a2 , a3.

 

 

0 u3

 

 

 

 

 

 

 

 

i a u

a u2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

2

1

2

a1, a2.

 

 

 

 

i a u

2

a u

 

 

 

 

2

1

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

Кусочно-линейная аппроксимация

u

4

u

2

 

3

 

 

 

2

 

1

0

1

0

 

i

i

 

 

u

u u

 

r i

Уравнение прямой:

24

 

 

u2

 

0

2

2

- проходящей через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

начало координат: y=kx;

 

 

 

 

 

- не проходящей через

 

1

 

 

u r i

начало координат:

 

u1

 

 

 

1

y = y0 + kx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

i1

 

i2

i

0 u u1

 

u1 .

 

 

u R1i;

R1

 

 

 

 

 

 

u0

u1 u u2

u1

u0 R2i1;

i1

 

u u0

R2i;

u0

, R2.

 

u2 u0 R2i2;

 

 

 

 

 

 

 

u

2

 

u2

 

 

 

1

 

 

u1

 

 

0

 

 

i1

i2

i

25

u

2

u2

 

u1

1

0

 

i1 i2 i

B

H

B

B

26

 

H H

i

 

i

 

 

 

 

rпр 0

 

u

rоб

u

 

 

Графические методы расчета

27

 

установившегося процесса в нелинейных

 

цепях постоянного тока

 

 

Задача 1

 

 

 

u

 

I

 

E

 

E

НЭ

 

Дано: E, ВАХ НЭ.

 

 

Найти: I.

 

I

i

 

 

Задача 2 – Последовательное соединение

 

28

 

 

 

НЭ1

 

 

 

u

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

U1

 

 

E

 

 

 

 

 

U2

 

 

 

 

 

E

НЭ2 U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

U21

 

 

 

Дано: E, ВАХ1, ВАХ2.

 

 

 

1

 

 

 

 

Найти: I.

 

 

U11

 

 

 

 

 

U1 U2

U.

 

 

I

1

I

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Задача 3 – Параллельное соединение

 

 

I

 

I1

I2

u

 

1

2

 

 

 

E

 

 

 

 

 

E

U

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

 

 

 

 

 

Дано: E, ВАХ1, ВАХ2.

 

 

 

 

 

 

Найти: I, I1, I2.

 

 

 

 

 

 

 

I I1 I2.

 

I11

I1 I21I2 I1

I

i

30

Задача 4 – Смешанное соединение

1

a

 

 

 

 

 

Дано:

E

2

3

E, ВАХ1, ВАХ2, ВАХ3.

 

 

 

Найти:

I1, I2, I3, Uab.

1 ba

E

23 E

Σ

b

31

I1

 

a

I

1

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 I2 I3

U

I1

U2

 

I2

I3 b

2

3

Uab

U

U

32

Метод пересечения + МЭГ

А

 

 

 

 

 

Дано:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НЭ

параметры ЛЭЦ, ВАХ НЭ.

 

 

 

 

(ЛЭЦ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти: UНЭ, IНЭ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

Uхх=Eг

 

(ЛЭЦ)

Rг

 

Eг НЭ

П

 

Rвх = Rг

(ЛЭЦ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rгi uн Eг ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

Uн

 

 

 

 

 

НЭ

u

 

E R i;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

г г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(i) Eг Rгi;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eг

 

 

 

 

 

ХХ(iхх 0) :

u(0) Eг ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЗ(Uн кз 0) :

0 Eг Rг Iкз;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iкз

Eг

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

Rг

 

 

 

 

 

Iкз2 Iн

 

 

 

I

кз