- •Міністерство освіти і науки україни
- •Електротехніка та електромеханіка Електричні кола
- •Підготовка до виконання лабораторних робіт
- •Правила виконання лабораторних робіт
- •Оформлення протоколів
- •Техніка безпеки при виконанні лабораторних робіт
- •Дослідження лінійного електричного кола постійного струму Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання і завдання лабораторної роботи
- •Дослідження послідовного з’єднання елементів електричного кола синусоїдного струму Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження паралельного з’єднання елементів електричного кола синусоїдного струму Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження трифазного кола при з’єднанні споживачів зіркою Мета роботи
- •Теоретичні відомості та методичні вказівки
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження трифазного кола при з’єднанні споживачів „трикутником” Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи і контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження трифазного кола методом симетричних складових Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження лінійного пасивного симетричного чотириполюсника Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи і завдання
- •Дослідження перехідних процесів в колах постійного струму Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи та завдання
- •Дослідження електричних кіл із взаємною індуктивністю Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи та завдання
- •Дослідження нелінійних електричних кіл Мета роботи
- •Теоретичні відомості
- •Підготовка до роботи та контрольні запитання
- •Послідовність виконання роботи та завдання
- •Додаток
Дослідження нелінійних електричних кіл Мета роботи
1. Ознайомитись з вольт-амперними характеристиками нелінійних елементів електричного кола та з впливом нелінійних елементів на форму струму і напруги в колах змінного синусоїдного струму.
2. Ознайомитись з явищами, які виникають в нелінійних колах.
3. Навчитись графічно розраховувати нелінійні кола.
Теоретичні відомості
Електричне коло вважається нелінійним, якщо хоч один із елементів кола є нелінійним.
До нелінійних елементів відносяться діоди, лампи розжарювання, котушка індуктивності з осердям – дросель, трансформатори, двигуни, нелінійні конденсатори (варікапи).
Основними залежностями нелінійного активного опору є вольт-амперна, для дроселя потоко-амперна, для нелінійного конденсатора – кулон-вольтна характеристики. Якщо ці графіки залежностей є прямими, то і відповідні їм елементи називаються лінійними. В протилежному випадку – нелінійними.
Характеристики нелінійних елементів отримують експериментально і задають у вигляді таблиць або кривих, а також у вигляді наближених аналітичних виразів. Класифікацію кривих проводять за різними ознаками залежно від вимог до них.
Нелінійні характеристики поділяють на симетричні, якщо f(x) = f(-x) (рис. 10.1, а – характеристика нелінійного терморезистора), і несиметричні, f(x) -f(-x) (рис. 10.1, б – характеристика діода). Також поділяють характеристики на однозначні (наприклад, рис. 10.1, а, б – характеристики нелінійного терморезистору і діода) та неоднозначні (рис. 10.1, в – петля гістерезису феромагнітних матеріалів), інерційні і безінерційні та інші.
а б в
Рис. 10.1
Усі елементи електричних кіл теоретично є нелінійними. В лінійній електротехніці застосовували ідеалізацію елементів у випадках, коли вплив нелінійності елементів несуттєво впливав на явища, що виникають в електричних колах. Але бувають випадки, коли нелінійність елементів є причиною принципово нових явищ. Послідовне з’єднання діода ( який є нелінійним опором) з резистором (лінійним активним опором) призводить до того, що під дією синусоїдної змінної напруги виникає незмінний несинусоїдний струм. В дроселі, в якому осердя швидко досягає стану насичення, струм залишається змінним, але форма струму стає несинусоїдною.
Майже вся практична електротехніка базується на нелінійності різних елементів: випрямлячів, стабілізаторів напруги, помножувачів частоти, безконтактних реле, схем для виконання математичних операцій (логічні схеми) і інших. Але нелінійні електричні кола не можна розраховувати за правилами, які ми вивчали в попередніх розділах електротехніки.
Для нелінійних кіл залишаються дійсними закон Ома і обидва закони Кірхгофа. Але при цьому необхідно пам’ятати, що між Е.Р.С. та струмами в електричному колі не існує прямої залежності. Крім цього, в нелінійних колах не можна застосовувати метод накладання.
Для розрахунків нелінійних кіл постійного струму застосовують графічні, ітераційні та, коли відомі аналітичні вирази нелінійності елементів, аналітичні методи.
Оскільки в колах змінного струму явища є більш складними, ніж в колах постійного струму, то розрахунок таких кіл вимагає особливих способів аналізу фізичних процесів та спеціальних методів прикладної математики (методи апроксимації, ітераційні методи, метод найменших квадратів, методи гармонічного аналізу, а саме розкладання несинусоїдної функції в ряд Фур’є і інші). Це – великий розділ електротехніки, який потребує додаткового вивчення при необхідності.