Переходные процессы Анализ переходных процессов в цепи R, L, C Электрические фильтры Электрические цепи с распределенными параметрами Синтез электрических цепей Графический метод расчета Нелинейные магнитные цепи постоянного потока


Курсовой расчет по электротехнике

Графический метод расчета простых нелинейных цепей

Сущность графического метода расчета состоит в том, что решение нелинейных уравнений, составленных для схемы по законам Кирхгофа, выполняется графически путем графического сложения соответствующих ВАХ элементов.

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2, включенных последовательно с источником ЭДС (рис. 202а). ВАХ нелинейных элементов заданы графически (рис. 202б).

Уравнения Кирхгофа для схемы: U1 + U2 =E; I1 =I2 =I.

В соответствии с уравнениями производится сложение ВАХ отдельных элементов U1(I) и U2(I) по оси напряжений (последовательно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы U(I). На этой характеристике для значения U=E определяется положение рабочей точки n. Последовательность графического решения показана на рис. 202б  стрелками.

 

 

 

 

 

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2, включенных параллельно с источником ЭДС E (рис. 203а). ВАХ нелинейных элементов заданы графически (рис. 203б).

Нагрузочный режим работы биполярного транзистора При работе транзисторов в усилителях используется нагрузочный (динамический) режим работы транзистора. Усилителями называются устройства, в которых с помощью малых изменений величины на их входе происходит управление значительно большими изменениями той же либо другой величины на их выходе. В усилителях управляющей величиной (входным сигналом) являются напряжение, ток или мощность, которые необходимо усилить, а управляемой величиной (выходным сигналом) являются

Уравнения Кирхгофа для схемы: I1 + I2 = I; U1 = U2 = E.

В соответствии с уравнениями производится сложение ВАХ отдельных элементов I1(U) и I2(U) по оси токов (параллельно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы I(U) . На этой характеристике для заданного значения U=E определяется положение рабочей точки n. Последовательность графического решения показано на рис. 203б  стрелками.

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2 и линейного резистора R3, включенных по смешанной схеме (рис. 204а). ВАХ  нелинейных элементов заданы графически (рис. 204б), а резистор – своим сопротивлением R3. Диаграмма ВАХ для линейного резистора строится в той же системе координат согласно уравнению закона Ома U3 =I3 ×R3

 

Уравнения Кирхгофа для схемы:

 (1)

  (2)

 (3)

Графическое решение задачи выполняется в два этапа. На 1-ом первом этапе проводится сложение ВАХ I2(U2) и I3(U3) по оси токов (параллельно), в результате этого сложения получается  ВАХ для параллельного участка схемы U23(I1). На 2-ом этапе проводится сложение ВАХ U1(I1) и U23(I1) по оси напряжений (последовательно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы I(U). На этой характеристике для U=Е определяется положение рабочей точки n. Дальнейшая последовательность графического решения показана на рис. 204б стрелками.

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.

Графический метод расчета нелинейной цепи с несколькими источниками ЭДС Графический метод расчета можно применять также и для более сложных схем с несколькими источниками ЭДС. Последовательность графических операций при решении одной и той же задачи может быть различной и зависит от выбора алгоритма решения.

Комбинированный графоаналитический метод расчета нелинейной цепи с одним или двумя нелинейными элементами Если схема нелинейной цепи содержит только один нелинейный элемент НЭ с заданной ВАХ, то расчет токов и напряжений в такой схеме может быть выполнен комбинированным методом в три этапа.

Аппроксимация ВАХ нелинейных элементов Вольтамперные характеристики нелинейных элементов на практике чаще всего получают экспериментальным путем и представляют их или в графической форме [в виде графической диаграммы функции ], или в табличной форме [в виде таблицы координат точек функции ]. При аналитических методах расчета нелинейных цепей к ВАХ предъявляются требования, чтобы они были представлены в аналитической форме, т.е. в виде аналитического выражения.


Метод контурных токов