Geum.ru

Курс лекций и комплект методических материалов «Нелинейные электрические цепи»

Вид материалаКурс лекций
Подобный материал:
Аннотация научно-образовательного материала

«Курс лекций и комплект методических материалов «Нелинейные электрические цепи» для слушателей курсов переподготовки кадров в области «Электроэнергетика и электротехника»»

Жохова М.П. ZhokhovaMP@mpei.ru

Курс лекций подготовлен для слушателей курсов переподготовки кадров в области

«Электроэнергетика и электротехника» для очного, вечернего и заочного форм обучения.

При составлении лекций учитывались специфика данного типа обучения, необходимость изложения материала в наиболее доступной форме, с привлечением методических материалов в виде таблиц, графиков, скомпонованных по определенной тематике. Наличие таблично - справочного материала с максимально возможной иллюстрацией дает возможность изложения материала в доступной форме. Сложность усвоения учтена при составлении методического материала, и апробация его применения подтверждает эффективность выбранной методики преподавания дисциплины на курсах переподготовки кадров. В качестве примера приведен раздел лекции и таблично - справочный материал по тематике курса.




Нелинейные цепи. Основные понятия и методы исследования.

На выбор метода и характер решения оказывает влияние и форма задания характеристик нелинейных элементов – аналитическая, графическая, табличная, алгоритмическая. Для анализа процессов в нелинейных цепях должны быть заданы характеристики всех нелинейных элементов – пассивных (резистивных, емкостных, индуктивных) и активных.

В таблице 1 представлены условные изображения пассивных нелинейных элементов.

Таблица 1

№ п/п
Нелинейный элемент
Графическое обозначение


1

Резистивный



2

Емкостной



3

Индуктивный



4

Индуктивный



Замечание: Второе из двух возможных обозначений нелинейных индуктивных элементов (см. п.3 и п.4 табл.1) используется в случае, когда элемент представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником, нелинейность такого элемента – следствие зависимости магнитной проницаемости ферромагнитного материала от магнитной индукции.

Для нелинейного резистора задается вольт-амперная характеристика или ; для нелинейного индуктивного элемента вебер-амперная характеристика ; для нелинейного емкостного элемента кулон-вольтная характеристика .

При анализе электрических цепей с нелинейными элементами используют несколько типов характеристик одного и того же нелинейного элемента:
    1. характеристики, связывающие мгновенные значения определенных величин;
    2. вольтамперные характеристики для первых гармоник тока и напряжений;
    3. вольтамперные характеристики для действующих значений;
    4. характеристики для постоянных или медленно изменяющихся величин.

При этом характеристика, снятая при медленном изменении тока или напряжения

может отличаться от характеристики, снятой при быстром изменении. Характерной особенностью некоторых нелинейных элементов при переменном токе является значительная их инерционность. Такими инерционными нелинейными элементами являются лампы накаливания. При изменении тока в лампе, например, с частотой Гц, температура нити практически не меняется в течение одного периода, соответственно сопротивление лампы остается неизменным. Поэтому при неизменном действующем значении синусоидального тока форма кривой напряжения повторяет форму кривой тока. Однако при изменении действующего значения тока температура нити накала изменяется и, следовательно, меняется сопротивление лампы. Отношение действующих значений напряжения и тока на элементе оказывается другим, но форма тока и напряжения – синусоидальные. Поэтому характеристика для действующих значений для лампы нелинейная.




Ц
Вольт-амперные характеристики и схемы замещения диода (вентиля)

u(t)=Umsin(t)

кривая тока в цепи с полупроводниковым диодом при синусоидальной форме действующего в ней напряжения

схемное изображение диода

ВАХ диода

схемы замещения ключа

Аппроксимация (линеаризация) ВАХ диода и схемы замещения











ВАХ идеального вентиля (ключа)
ЕПИ С ВЕНТИЛЯМИ




Исследование однополупериодного и двухполупериодного выпрямления


Ток в цепи с диодом



Исследование однополупериодного и двухполупериодного выпрямления