Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи (1996) (1092093), страница 73
Текст из файла (страница 73)
табл. 15.1). Слагаемое е "/о в (12.50) соответствует скачку тока на фронте волны. На фронте волны в точке х в момент х/'о ток равен /Г,, у ~ — е о, а в соседней точке х+Лх в тот же момент времени ток еще А отсутствует. Поэтому напряжение, вызванное скачком тока на фронте волны, чении нагрузки или части ее? 8. Охарактеризуйте стадии волнового процесса при , подключении разомкнутой на конце линии длиной 1 к источнику постоянного напряжения, полагая сначала для линии Ко=ба=О, а затем, что линия является линией без искажения. 9. Как от уравнений для мгновенных значений тока и напряжения перейти к уравнениям, записанным для операторных изображений этих величин? 1О. В каком случае в качестве линии задержки используют линию с распределенными параметрами, а в каком — каскадное соединение фильтров НЧ? 1!.
Объясните идею формирования кратковременных импульсов с помощью линии с распределенными параметрами. 12. Решите задачи 15.5; 15.6; 15.12; 15.17. Часть 11 НЕДИНЕИНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Глава тринадцатая НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА $13.1. Основные определения. Как уже говорилось в $ 2.1, под нелинейными электрическими цепями принято понимать электрические цепи, содержащие нелинейные элементы. Нелинейные элементы подразделяют на резистивные, индуктивные и емкостные.
Нелинейные резисторы (НР) в отличие от линейных обладают нелинейными вольт-амперными характеристиками. Напомним, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) — это зависимость тока, протекающего через резистор, от напряжения на нем. Нелинейные резисторы могут быть подразделены на две большие группы; неуправляемые и управляемые. В управляемых НР в отличие от неуправляемых кроме основной цепи, как правило, есть еще по крайней мере одна вспомогательная или управляющая цепь, воздействуя на ток или напряжение которой можно деформировать ВАХ основной цепи. В неуправляемых НР ВАХ изображается одной кривой, а в управляемых — семейством кривых. В группу неуправляемых НР входят лампы накаливания, электрическая дуга, бареттер, газотрон, стабиловольт, тиритовые сопротивления, полупроводниковые выпрямители (диоды) и некоторые другие.
В группу управляемых НР входят трехэлектродные (и более) лампы, транзисторы, тиристоры, терморезисторы, фоторезисторы, фотодиоды, магниторезисторы, магнитодиоды, магнитотранзисторы и другие элементы. ф 13.2. ВАХ нелинейных резисторов. На рис.
13.1 изображено четырнадцать типов наиболее часто встречающихся ВАХ неуправляемых резисторов, ВАХ на рис. 13.1, а имеют, например, лампы накаливания с металлической нитью. Чем больше протекающий через нить ток тем сильнее нагревается нить и тем больше становится ее сопротивление. 404 и) к) м) Рис.
13Л Если величину, откладываемую по оси абсцисс, обозначить х, а величину, откладываемую по оси ординат, ~(х), то характеристика рис. 13.1, а подчиняется условию Дх) = — ~( — х). Нелинейные резисторы, для которых выполняется это условие, называют НР с симметричной вольт-амперной характеристикой. ВАХ на рис. 13.1, б обладают варисторы, некоторые типы терморезисторов и лампы накаливания с угольной нитью.
Для данной группы характерно, что с увеличением протекающего тока сопротивление их уменьшается. ВАХ их симметрична. ВАХ на рис. 13,1, в обладает, например, бареттер. Бареттер выполняют в виде спирали из стальной проволоки, помещенной в стеклянный сосуд, заполненный водородом при давлении порядка 80 мм рт. ст. В определенном диапазоне изменения тока ВАХ бареттера расположена почти горизонтально. Бареттер используют, например, для стабилизации тока накала электронных ламп при изменении напряжения питания. ВАХ на рис. 13.1, в также сам метр ичн а.
ВАХ на рис. 13.1, г в отличие от предыдущих несимметрична. Ею обладают полупроводниковые диоды (кремниевые, германиевые), шиРоко применяемые для преобразования переменного тока в постоянный. Они способны пропускать ток практически только в одном, проводящем направлении. Широко используют их также в Различных датчиках и преобразователях устройств автоматики.
ВАХ на рис. 13.1, д имеют электрическая дуга с разнородными ~~ектродами, газотрон и некоторые типы терморезисторов. Если напряжение повышать начиная с нуля, то сначала ток растет, но 405 остается весьма малым, после достижения напряжения У, (напря жения зажигания) происходит резкое увеличение тока в цепи и снижение напряжения на электрической дуге или газотроне. Для верхнего участка ВАХ приращению тока соответствует убыль напряжения на нелинейном сопротивлении.
Участок ВАХ типа верхнего участка кривой рис. 13.1, д называется падающим участком вольт-амперной характеристики'. Электрическую дугу широко применяют при сварке металлов, в электротермии (в дуговых электропечах), а также в качестве мощного источника электрического освещения, например в прожекторах. Газотрон представляет собой лампу с двумя электродами, заполненную благородным газом (неоном, аргоном и др.) или парами ртути.
ВАХ на рис. 13.1, е имеет двухэлектродная выпрямительная лампа — кенотрон. По нити накала лампы пропускают ток. Этот ток разогревает катод(один из двух электродов лампы) до высокой температуры, в результате чего с поверхности катода начинается термоэлектронная эмиссия. Под действием электрического поля поток электронов направляется ко второму, холодному, электроду — аноду.
В начальной части ВАХ зависимость тока от напряжения подчиняется закону трех вторых: г = аи'~~. ВАХ кенотрона несимметрична, это объясняется тем, что поток электронов направляется с катода на анод только в том случае, если анод положителен по отношению к катоду. ВАХ на рис.
13.1, ж обладают лампы с тлеющим разрядом. К числу их относятся стабиловольты (стабилитроны) и неоновые лампы. При тлеющем разряде благородный газ, которым заполнена лампа, светится. ВАХ на рис. 13.1, ж свидетельствует о том, что в определенном диапазоне значений токов напряжение на лампе остается практически неизменным. Некоторые типы точечных германиевых и кремниевых диодов имеют ВАХ на рис. 13.1, з. Электрическая дуга между электродами, выполненными из одного и того же материала и находящимися в одинаковых условиях, имеет ВАХ типа рис. 13.1, и. ВАХ четырехслойного германиевого(кремниевого) диода — динистора — изображена на рис.
13.1, л; ВАХ туннельного диода— на рис. 13.1, к(о принципах работы тринистора см. ф 15.43 и туннельного диода см., например, [20]). ВАХ ламбда-диода изображена на рис. 13.1, м, ВАХ диодного ограничителя тока — на рис. 13.1, и и ВАХ полупроводникового ста- 'Падающий участок ВАХ представляет собой такой ее участок, на которо" положительному приращению тока через НР соответствует отрицательное прираще ние напряжения на нем. билизатора тока — на рис.
13.1, о. ВАХ управляемых нелинейных элементов рассмотрены в гл. 15. ф 13.3. Общая характеристика методов расчета нелинейных электрических цепей постоянного тока. В гл. 13 учебника рассматривается методика расчета простейших нелинейных электрических цепей с последовательно, параллельно и последовательно-параллельно соединенными НР и источниками ЭДС.
Кроме того, изложена методика расчета сложных цепей, в основу которой положена диакоптика. Обратим внимание на то, что с линейной частью любой сложной разветвленной цепи, содержащей НР, можно осуществлять любые преобразования, рассмотренные в гл. 1, если они облегчают расчет всей сложной схемы. Одно из таких преобразований — от треугольника сопротивлений к звезде для облегчения нахождения входного 'сопротивления линейной части схемы — использовано при расчете 'в ф 13.9. Из методов расчета, приведенных в гл. 1, к нелинейным цепям применимы следующие: метод двух узлов; замена нескольких параллельно включенных ветвей одной эквивалентной; метод эквивалентного генератора.
До проведения расчета нелинейных цепей должны быть известны ВАХ НР, входящих в схему. Расчет нелинейных цепей постоянного тока производят, как правило, графически. Могут применяться и ЭВМ. ф 13.4. Последовательное соединение Н Р. На рис. 13.2, а изображена схема последовательного соединения НР с заданной ВАХ, 'линейного сопротивления й и источника ЭДС Е.
Требуется найти ток в цепи. ВАХ НР обозначена на рис. 13.2, б как 1 = Я~У„н), ВАХ линейного сопротивления — прямая линия. ВАХ всей цепи, т. е. зависимость тока в цепи от суммы падений напряжений на НР и й, обозначена через 1 = 1'(О„с + (/а). Расчет основывается на законах Кирхгофа. Обсудим два способа расчета. ' Первый способ иллюстрирует рис. 13.2, б, второй — рис. 13.2, и. При расчете цепи по первому способу строим результирующую ВАХ всей пассивной части схемы, исходя из того, что при последовательном соединении через НР и Р проходит одинаковый ток.
Для построения результирующей ВАХ задаемся произвольным током — точкой т, проводим через нее (рис. 13.2, б) горизонталь и складываем отрезок тп, равный напряжению на НР, с отрезком 'пР, равным напряжению на 1с.: тп + тр = тд'. Тогда о принадлежит результирующей ВАХ всей схемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
