41. Описать характеристики нелинейных элементов электрической цепи переменного тока.

В зависимости от условий работы нелинейного резистора и характера задачи различают статическое, дифференциальное и динамическое сопротивления.

Если нелинейный элемент является безынерционным, то он характеризуется первыми двумя из перечисленных параметров.

Статическое сопротивление равно отношению напряжения на резистивном элементе к протекающему через него току. В частности для точки 1 ВАХ на рис. 1

.

Под дифференциальным сопротивлением понимается отношение бесконечно малого приращения напряжения к соответствующему приращению тока

.

Следует отметить, что у неуправляемого нелинейного резистора всегда, а может принимать и отрицательные значения (участок 2-3 ВАХ на рис. 1).

В случае инерционного нелинейного резистора вводится понятие динамического сопротивления

,

определяемого по динамической ВАХ. В зависимости от скорости изменения переменной, например тока, может меняться не только величина, но и знак .

42. Описать и изобразить схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником, принцип замещения.

При электрических расчетах катушки, ее заменяют эквивалентными схемами называемыми схемами замещения.

В этой схеме R₁ является активным сопротивлением, обусловленным потерями стали энергии. X_L1-реактивное сопротивление катушки, вызывая основным потоком. R₂-активное сопротивление обмотки катушки. X_L2-реактивное сопротивление катушки, вызванное потоками рассеивания. Сопротивление R₂ и X_L2 не зависят от приложенного напряжения, то есть является линейным. R₁ и X_L1-один является нелинейными и зависят от напряжения. Участок R₁ и X_L1 можно заменить параллельными соединениями, но в этом случае будут использоваться проводимость.

43. Охарактеризовать полную векторную диаграмму катушки с ферромагнитным сердечником.

Полная векторная диаграмма катушки с ферромагнитным сердечником включает в себя векторы напряжения и тока, а также вектора, описывающие магнитное поле в сердечнике. Рассмотрим основные элементы и составляющие этой диаграммы:

Составляющие векторной диаграммы

Вектор тока (I): ток, протекающий через катушку, представляется вектором I. В реальных условиях ток может отставать от напряжения на определенный угол из-за индуктивного сопротивления катушки.

Вектор напряжения (U): напряжение на катушке (или её обмотках) обозначается вектором U.

Индуктивное сопротивление (L): катушка с ферромагнитным сердечником обладает индуктивным сопротивлением LXL, которое также представляется в виде вектора. Индуктивное сопротивление вызывает фазовый сдвиг между током и напряжением.

Реактивный ток (IL): это составляющая тока, которая отвечает за создание магнитного поля в сердечнике. Вектор реактивного тока LIL отстает по фазе от напряжения на 90 градусов.

Активный ток (IR): это составляющая тока, которая связана с активными потерями в катушке и сердечнике. Вектор активного тока RIR находится в фазе с напряжением.

44. Описать вах катушки и конденсатора.

Р ассмотрим неразветвлённую цепь состоящую из катушки ферромагнитным сердечником и конденсатор. Обозначим U-общее напряжение сети, U_L- напряжение кадушки, U_C-напряжение конденсата. Не будем учитывать активное сопротивление потери энергии в сердечники и магнитный поток рассеивания. При этих условиях в схеме замещения катушки с ферромагнитным сердечником остается только индуктивное сопротивление X_L. Если в рассматриваемой цепи изменить ток, меняться будет напряжение катушки. Напряжение на катушке пропорционально току и сопротивлению катушки. До магнитного насыщения сердечника, сопротивление X_L почти не изменится, напряжение катушки увеличивается пропорционально току, но если мы насытим сердечник магнитно, то увеличение тока будет снижать индуктивное сопротивление и тогда напряжение будет зависеть от тока. В отличие от индуктивного, на которое влияние намагниченное сердечника, емкостное сопротивление от тока не зависит, поэтому график зависимости напряжения конденсатора не зависит от тока и будет линейным.