Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 26
Текст из файла (страница 26)
6.10,а). Внешняя характеристика эквивалентного источника определяется векторной диаграммой (рис. 6.10, б), где приняты ч1, < 0 и $, = 0: и = '7':" 1*" 61' — е. 'эк эк эк Точка пересечения А внешней характеристики активного двухполю. спика (/(1) и ВАХ нелинейного двухполюсника определяет рабочий режим цепи.
ток 1„и напряжение 6'„. В.З. ЦЕПИ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ТРЕХ. И ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАМИ Подобно нелинейным двухполюсникам различают безынерционные, инерционные и условно-нелинейные трех- и четырехполюсники. Ограничимся здесь расчетом безынерционных нелинейных резистивных трех. полюсников (транзисторов, электронных ламп) в режимах, характерных для их работы в усилителях, Расчеты работы нелинейных четырех.
полюсников в аналогичных режимах подобны. А. Цепь постоянного тока. Типовое включение нелинейных трехпо. люсников в цепь постоянного тока показано на рис. 6.11, а. При этом входная цепь трехполюсника определяется семейством ВАХ (6.2) 11(Ц1) или (/1(1'1) при заданных либо напряжении Уэ (рис, 6.11, б), либо токе Ьэ и выходная цепь — семейством ВАХ (6.3) К,(и,) и,(1,) прн заданных либо токе Г! (рис. 6.11, в), либо напряжении (11.
По нагрузочным характеристикам входной Т! = (Е1 — с!1)/г! 163 а) 1! Еп гп гг Ег гг гп пп гп Еп Огп г) Ег Ог Рнс 6.1! и выходной Е, = ~Е, — Е)~))г, г!и+'! ггп+сг Рнс 6 11 !64 цепей трехполюсника и семейству его ВАХ методом нагрузочной характеристики определяется режим работы трехполюсника. Например, для семейства ВАХ на рис. 6.11, б и в рабочий режим трехполюсника оп.
ределяет точка А, Режим в цепи постоянного тока называется режимом покоя, Б. Расче~ режима для переменных составляющих напряжений и токов. Во многих цепях с трехполюсниками кроме источников постоянных ЭДС, определяющих режим покои, действует источник переменной ЭДС, как показано на рис. 6,12, где в — переменная ЗДС с мачой амплитудой При этом на входе и выходе трсхполюсника токи и напряжения будут иметь и постоянные 1, 61 и переменные 1, и составляющие. п' п Положение рабочей точки А на ВАХ трехполюсника, определяющей постоянные составляющие тока и напряжения, в общем случае зависит иг = СОП51 ди1 дс, 11 = СОП51 и,= (6,4а) иг,' Ф~ иг = соп51 д/2 — и, диг Г, -- сопм (6.4б) или 111гиг ', 12 22 111 ~ 112 2и2 (6.5а) '(6.5б) где ди, йгг =— аг и =« аи, й12 = диг !1 = сОП51 дгг дг, из= СОП51 дг, 1122 аи, 11 = соп51 т. е.
в лгатрнчной форме ~1;,~~- Г,~~ 165 от значений как постоянных ЭДС 111 и Гг, так и переменной ЭДС с. В большинстве практических случаев, например в цепях с транзисторами (см. гл )0), положение рабочей точки можно считать соответствующим режиму покоя, т. е, определять при е = О, как на рис. 6,11 Для расчета малых переменных составляющих тока и напряжения пользуются линейными схемами замещения нелинейного трехполюсника, причем схема замещения и параметры ее элементов зависят от выбранного описания ВАХ трехполюсника [см. (6,2) и (6.3)), представляющих собой функции двух независимых переменных.
Разложив функции двух переменных в области рабочей точки А в ряд Тейлора при малых приращениях независимых переменных и ограничившись линейными членами, можно определить приращения самих функций. Обьгчно используют сочетания ВАХ Уг(11) при заданном напряжении иг и 12(йг) при заданном токе 1, или 11(и,) при задагпщм напряжении (12 и 12(иг) при заданном напряжении и1 по (6.2) и (6.3), удобные соответственно для анализа биполярных и полевых транзисторов. В первом случае получим во втором случае— с!2 = СОИ 5! С' 2 = СО П 51 +~.
дь~ аи, (6.6а) П1 (6.6б) и, (6.7а) (6.7б) 1! У11и! + У!2н2 12 = Уэ!"! + Уззнэ, где ат! У!! Э!22 с ! П! = ССПМ дг! ы, 222 = СОП5! 12 = СОП51 и!= т. е. в матричной форме ~~,",1- Е,~~ 1ьб Параметры Ь.„н г „нелинейного трехнол!осинка рассчитываются 1'5 . й по соответствующим ВАХ. Уравнению (65а) соответствует схема замещения входной цепи трехполюсника из двух элементов, соединенных последовательно; первому слагаемому — резистивный элемент с сопротивлением Ь,, второму — источник ЭДС, управляемьй напряжением иэ (рис.
6.13) . Управляемьй источник ЭЛС отражает зависимость электрического состояния входной цепи трехполюсника от режима работы его выходной цепи. Аналогично уравнение (6.5б) определяет схему замещения выходной цепи трехнолюсннка в виде параллельного соединения резистивного элемента с сопротивлением 1/Ь22 и источника тока, управляе. мого током входной цепи 1, .
Рассуждения, подобные предыдущим, определяют схемы замещения входной и выходной цепей трехполюсника по уравнениям (6.72) и (6.7б) соответственно (рис. 6.14), сэ Г се гс — с 1 ап 1 э — г Рис. 6.13 Заметим, что систему уравнений (6.5) можно получить из системы уравнений (6.7), решив последнюю относительно напряжения и, и тока 1э. Это означает эквивалентность схем эамегцения трехполюсника по рис. 6.13 и 6.14 при = 1/ус Ы й~г = у~з/у~ ~' йэ~ = уз~/у~~,' "эг — Уээ — У~зУэ~/У~ы Таким образом, работу нелинейного трехполюсника в цепи на рис.
6.12 можно рассматривать как наложение режима покоя в цепи на рис. 6.11, а и режима переменного тока в цепи на рис. 6.13 или 6Л4. Режим переменного тока при малой амплитуде ЭДС е называется режимом малого сигнала, Подобно нелинейному трехполюснику свойства нелинейного четырехполюсника (рис. 6.15) определяются ВАХ его входной 1см. (6.2)] 1э Г "е гс — с ~ Ряс.
6.14 Рис. 6.!5 167 и выходной 1см. 16.3)) цепей. Поэтому методика расчета его режимов работы при постоянном и переменном токах аналогична расчетам одноименных режимов для нелинейного трехполюсника. Являясь частным случаем нелинейного четырехполюсника, нелинейный трехполюсник имеет, однако, принципиальное отличие.
Для нелинейного трехполюсника параметры элементов его схем замещения в режиме малого сигнала при выбранной рабочей точке не зависят (см. рис. 2.55), а для нелинейного четырехполюсника в общем случае за. висят от схемы включения, ГЛАВА СЕДЬМАЯ МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ 7,1, ЭЛЕМЕНТЫ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ Магнитной цепью (магнитопроводом) называется совокупность различных ферромагнитных и неферромагнитных частей электротехнических устройств для создания магнитных полей нужных конфигурации и и~пенсивности. В зависимости от принципа действия электротехнического устройства магнипюе поле может возбуждаться либо постоянным магнитом, либо катушкой с током, расположенной в той или иной части магнитной цепи. К простейшим магнитным цепям относится тороид из однородного ферромагнитного материала грие.
7,1), Такие магнитопроводы применяются в многообмоточных трансформаторах, магнитных усилителях, в элементах ЭВМ и других электротехнических устройствах. На рис. 7 2 показана более сложная магнитная цепь электромеханического устройства, подвижная часть которого втягивается в электромагнит при постоянном 1или переменном) токе в катушке. Сила притяжения зависит от положения подвижной части мап~итоп ровода. На рис. 7.3 изображена магнитная цепь, в которой магнитное поле возбуждается постоянным мапгигом. Если подвижная катушка, расположенная на ферромагнитном цилиндре, включена в цепь постоянного тока, то на нее цействует вращающий момент, Поворот катушки с током практически не влияет на магнитное поле магнитной цени. Такая магнитная цепь есть, например, в измерительных приборах магннтоэлектрической системы.
Рассмотренные мапштные цепи, как и другие возможные конструкции, можно разделить на иеразаетвлеиные магнитные цетг 1рис. 7.! и 7 3), в которых магнитный поток в любом сечении цепи одинаков, и разаетелеииые магнитные цепи грис. 7.2), в которых магнитные потоки в различных сечениях цепи различны.
В общем случае развет- 168 Рчс 7.2 Рис. 7.3 Рнс. 7! вленные мзгнитные цепи могут быть сложной конфигурации, например в электрических двигателях, генераторах и Лругих устройствах. В большинстве случаев магнитную цепь следует считать нелинейной, и лишь при определенных допущениях и определенных режимах работы магнитную цепь можно считать линейной, 7.2. ЗАКОН ПОПНОГО ТОКА ДПЯ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ Закон полного гока иолу !еп нз основании многочисленных опытов. Этот закон устанзвлнвзег, ч!о интеграл от напряженности магнитного поля по любому зал!кнутому контуру !циркуляция вектора напряженности) равен алгебраической сумме токов, сцепленных с згим конт> ром.
(7.1) ф Нс>1 =- В l, 7 причел! положительнымп слелуст с ппзть те токи, направление которых соответствует обходу контура по напрзв>!ению движения часовой стрелки !правило буравчика) В частности, для контура на рис. 7.4 по закону полного тока ф Нь71 = 71 "' >з — lз + ! Величина Х7 в !7 11 называется л>агнитодвихтугией силой !ЫЛС). Основной единицей ЫЛС в системе СИ является ампер тА). Основная единица напряженности мзгнитного поля в системс СИ вЂ” ампер на мезр !А~м) — особого наименования не имеет, Часто применяется так- ф Ркс 74 169 же единица, кратная основной единице напряженности магнитного поля, — ампер на сантиметр, ! А1см =. 100 А1м. Магнитную цепь большинства электротехнических устройств можно представить состоягцей из совокупности участков, в пределах каждого из которых можно считать магнипюс иоле одноролным, т.
е, с постоянной напряженностью, равной напряженности магнитного полн Н вдоль срецней линии участка длиной 1„. Дпя таких мапппных цепей можно заменить интегрирование в (7.!) суммированием. Если при этом магнитное поле возбуждается катушкой с током 1, у которой и витков, то для контура магнитной цепи, сцепленного с витками и состоящего из и участков, вместо (7.!) можно записать и й Н1,=!!и а=! (7.2а) Если контур сцеплен с витками т катушек с токами, то и ю т ЕН1=Х(и=ЕЕ а=! Р Р Р р=! р= ! (7.2б) где Е' = 1 и .- МДС. Р Р Р Таким образом, согласно закону полного тока МДС Н равна сумме произведений напряженностей магнитного поля на длины соответствующих участков для контура магнитной цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
