Расчет нелинейной резистивной цепи постоянного тока с двумя узлами. Применение метода активного двухполюсника при расчете нелинейных резистивных цепей постоянного тока.
СМ 2.
Нелинейные резистивные электрические цепи переменного тока. Электрический вентиль, стабилитрон: вольтамперные характеристики, применение.
Трудности расчета нелинейных цепей физически обусловлена тем, что нелинейные элементы являются генераторами высших гармоник, причем амплитуда и фаза каждой гармоники сложным образом зависит от амплитуд и фаз остальных гармоник. При анализе нелинейных цепей необходимо решить ряд задач:
определить диапазон изменения параметров схемы, при которых наблюдается исследуемое явление (например, стабилизация тока или напряжения) на первой гармонике;
определить диапазон изменения параметров схемы, при которых наблюдается исследуемое явление на k-ой гармонике;
определить возможность возникновения резонансных явлений на разных гармониках (максимума тока в отдельных ветвях и максимума напряжения на отдельных участках).
В формальном математическом отношении трудности выражаются в том, что уравнения, составленные для нелинейных цепей по второму закону Кирхгофа, являются нелинейными дифференциальными уравнениями.
Общими допущениями (при невысоких частотах) являются пренебрежения распределенными емкостями индуктивных катушек, индуктивностями, обусловленными потоками рассеяния, межэлектродными емкостями полупроводниковых выпрямителей. Эти параметры часто называют паразитными. Однако они играют существенную роль в том случае, если остальные (учитываемые) параметры становятся весьма малыми.
При расчете цепи с нелинейной индуктивностью обычно не учитывают гистерезис и потери в сердечнике, или учитывают их приближенно. Иногда полагают активные сопротивления обмоток равными нулю. Аналогично поступают при расчетах цепей с нелинейной емкостью.
Замена реальной характеристики нелинейного элемента той или иной аналитической зависимостью также является также является допущением, возможным только при достаточно низких частотах. При весьма высоких частотах расчет любой электрической цепи представляет собой достаточно сложную задачу и может быть решена только путем использования аппарата теории электромагнитного поля.
Наиболее широко распространены следующие методы расчета:
графический метод, в котором используются характеристики нелинейного элемента для мгновенных значений;
кусочно-линейная аппроксимация характеристики нелинейного элемента;
аналитическая аппроксимация характеристики нелинейного элемента;
аналитический или графический метод, в котором используется вольтамперная характеристики нелинейного элемента по первым гармоникам (метод гармонического баланса по первой гармонике);
аналитический или графический метод, в котором используется вольтамперная характеристики нелинейного элемента по действующим значениям;
итерационные методы;
расчет с помощью линейных схем замещения.
Вентиль – это выпрямитель, который используется при преобразовании переменного тока в постоянный. Выпрямители, как нелинейные сопротивления, имеют несимметричные характеристики, которые могут быть аппроксимированы на отдельных участках отрезками прямых линий или аналитической функцией. Как правило, используется диод – полупроводниковый прибор с одним электрическим p-n переходом.
