Лекция 9. Нелинейные цепи (2часа) Нелинейные цепи постоянного тока

Нелинейная цепь включает хотя бы 1 нелинейный элемент.

Нелинейные элементы

нелинейные сопротивления нелинейные нелинейные емкости

(нелинейные ВАХ) индуктивности

Нелинейные сопротивления

неуправляемые (1 ВАХ) управляемые (семейство ВАХ)

-диоды, фазотроны -транзисторы, тиристоры

(однозначная зависимость

u от i)

нелинейные сопротивления нелинейные сопротивления

с симметричной ВАХ с несимметричной ВАХ

1.Методы анализа нелинейных цепей

I графический (в количестве исходных данных – ВАХ элементов)

1) 1 нелинейный 2) последовательное соединение

элемент нелинейных элементов

II метод опрокинутой характеристики

Переносим ВАХ параллельно самой себе в точку с координатой и зеркально отражаем ее относительно перпендикуляра, восстановленного в этой точке.

3) параллельное соединение

4) смешанное (последовательно-параллельное) соединение

Достоинства: прост, нагляден.

Недостатки: низкая точность, ограничения графиков.

Ш Графоаналитические методы

1. Использование в качестве схемы замещения статического сопротивления (если рабочий режим жестко фиксированный).

Недостаточно точен.

2. Дифференциальные сопротивления.

3. Кусочно-линейная апроксимация.

Заключается в разбиении ВАХ на ряд интервалов, внутри которых цепь можно считать линейной.

4. Апроксимация нелинейных ВАХ

Методы анализа разветвленных нелинейных цепей

1. Метод эквивалентного генератора.

Рекомендуется, если в цепи есть 1 нелинейный элемент.

а) выделяем ветвь с н.э., представляя остальную часть схемы в виде активного двухполюсника.

б) определяем входное сопротивление двухполюсника относительно выделенных зажимов

в) любым методом (законами Кирхгофа, контурными токами…) рассчитываем U_xx на разомкнутых зажимах в ветви ab U_abxx

г) остальная часть задачи может решаться графически

2. Метод двух узлов.

В одной системе координат строим все относительно оси ординат.

Точки пересечения перпендикуляра, восстановленного из u_ab с ВАХ элементов дают значения токов по величине и знаку. i(u_ab) – суммарная ВАХ 3-х ветвей.

Для построения ВАХ НС_экв, полученную характеристику i(u_ab) переносим параллельно самой себе в начало координат и зеркально отражаем.

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ АППАРАТЫ

Лекция 10. (2часа)

Основы теории магнетизма

Нагрузкой электрических цепей, в общем случае, являются электромагнитные устройства. Их работа основана на использовании электромагнитного поля.

К электромагнитным устройствам относятся трансформаторы, генераторы, электродвигатели, преобразователи, электроизмерительные приборы, реле, муфты и другие.

Разработанная теория магнитного поля позволяет не только понять механизм действия магнитного поля, но и рассчитать электромагнитные устройства. Рассмотрим ее основы.

1.Основные физические величины и соотношения

Основные физические величины, описывающие магнитное поле, известны из курса физики. К ним относятся: магнитная индукция, магнитный поток, намагниченность, напряженность магнитного поля, магнитная проницаемость.

Магнитная индукция В определяется силой, испытываемой единичным зарядом Q, движущимся в магнитном поле со скоростью V:

. (10.1)

Магнитная индукция измеряется в теслах [Тл].

Магнитный поток - это поток вектора магнитной индукции через площадьS:

. (10.2)

В однородном магнитном поле, перпендикулярном площади S, магнитный поток:

. (10.3)

Магнитный поток измеряется в веберах [Вб]:

.

Намагниченность есть магнитный момент единицы объема вещества:

, (10.4)

где - вектор магнитного момента элементарного контура:

.

Напряженность магнитного поля Н связана с магнитной индукцией В и намагниченностью М зависимостью:

, (10.5)

где - магнитная постоянная, причем:

Гн/м.

Намагниченность и напряженность магнитного поля измеряются в А/М.

Для ферромагнитных материалов:

, (10.6)

где - относительная магнитная проницаемость.

Воздействие магнитного поля бывает двух видов:

1. Индуктивное воздействие.

В этом случае в перемещаемом в магнитном поле проводнике возникает электродвижущая сила. Если же это поле переменное, то э.д.с. возникает в неподвижном проводнике.

2. Электромагнитное воздействие.

В этом случае на проводник с током в магнитном поле действует сила со стороны поля.