Нелинейные цепи и их свойства
Электрическая цепь называется нелинейной, если она содержит хотя бы один нелинейный элемент.
Состояние нелинейной цепи постоянного тока в установившемся режиме можно описать системой нелинейных алгебраических уравнений, составленных для схемы цепи по законам Кирхгофа. В математике не существует стандартных методов решения систем нелинейных алгебраических уравнений, и, как следствие, на практике не существует общих методов расчета нелинейных цепей постоянного тока, таких, как метод контурных токов и метод узловых потенциалов для линейных цепей.
Одна из главных особенностей нелинейных цепей состоит в том, что к ним неприменим принцип наложения. Докажем это положение на примере расчета схемы рис. 201, в которой включены последовательно два источника ЭДС (Е1, Е2) и нелинейный резистор с заданной ВАХ I = kU2.
Действительный ток в исходной схеме рис. 201а определится по заданному уравнению ВАХ:
.
Ток, рассчитанный по методу наложения (рис. 3б):
.
Сравнение правых частей равенств показывает, что .
Метод расчета для каждой нелинейной цепи постоянного тока устанавливается индивидуально. Выбор того или другого метода зависит от конкретных условий задачи: структуры схемы цепи, характера нелинейности ВАХ нелинейных элементов, требований к результату расчета и др. Возможно применение не одного, а нескольких методов, каждый из которых позволяет более четко определить одну из сторон процесса в цепи.
В нелинейных цепях могут возникать особые процессы, которые в принципе невозможны в линейных цепях. Многообразием таких процессов объясняется широкое применение устройств на нелинейных элементах в различных областях современной техники. Современные средства связи, радиоэлектроника, компьютерная техника основаны на использовании нелинейных свойств элементов электрических цепей.
Перечислим некоторые явления, имеющие место в нелинейных цепях, которые находят практическое применение в электроэнергетике:
1) преобразование переменного тока в постоянный или выпрямление;
2) преобразование постоянного тока в переменный произвольной частоты или инвертирование;
3) преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты;
4) стабилизация режимных параметров (напряжения или тока) на некоторых участках цепи при изменении этих параметров на других участках;
5) трансформация постоянного тока и напряжения;
6) усиление сигналов по напряжению, по току или по мощности;
7) возможность существования нескольких установившихся режимов цепи при одних и тех же параметрах элементов;
8) скачкообразные изменения режима цепи; и т.д.
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 477;