Sirkuit listrik nonlinier
Tujuan elemen non-linier dalam rangkaian listrik
V rangkaian listrik mungkin termasuk elemen pasif, hambatan listrik yang pada dasarnya bergantung pada arus atau tegangan, sehingga arus tidak berbanding lurus dengan tegangan. Elemen semacam itu dan sirkuit listrik tempat mereka masuk disebut elemen nonlinier.
Elemen nonlinier memberikan sifat rangkaian listrik yang tidak dapat dicapai dalam rangkaian linier (stabilisasi tegangan atau arus, amplifikasi DC, dll.). Mereka tidak dapat dikendalikan dan dikendalikan... Yang pertama - bipolar - dirancang untuk bekerja tanpa pengaruh faktor kontrol padanya (termistor dan dioda semikonduktor), dan yang kedua - multipolar - digunakan ketika faktor kontrol bekerja padanya (transistor dan thyristor).
Karakteristik arus-tegangan elemen nonlinier
Sifat-sifat listrik elemen nonlinier adalah karakteristik arus-tegangan I (U) grafik yang diperoleh secara eksperimental yang menunjukkan ketergantungan arus pada tegangan, yang kadang-kadang dibuat perkiraan, nyaman untuk perhitungan rumus empiris.
Elemen nonlinier yang tidak terkontrol memiliki karakteristik arus-tegangan tunggal, dan elemen nonlinier yang dikontrol memiliki keluarga dengan karakteristik seperti itu yang parameternya adalah faktor pengontrol.
Elemen linier memiliki hambatan listrik yang konstan, sehingga karakteristik tegangan arusnya adalah garis lurus yang melewati titik asal (Gbr. 1, a).
Karakteristik arus-tegangan nonlinier memiliki bentuk yang berbeda dan dibagi menjadi simetris dan asimetris sehubungan dengan sumbu koordinat (Gbr. 1, b, c).
Beras. 1. Karakteristik arus-tegangan dari elemen pasif: a — linier, b — simetris nonlinier, c — asimetris nonlinier
Beras. 2. Grafik untuk menentukan resistansi statik terhadap diferensial elemen nonlinier pada bagian karakteristik arus-tegangan: a — naik, b — turun
Untuk elemen nonlinier dengan karakteristik arus-tegangan simetris atau untuk elemen simetris, perubahan arah tegangan tidak menyebabkan perubahan nilai arus (Gbr. 1, b), dan untuk elemen nonlinier dengan tegangan asimetris -karakteristik arus, atau untuk elemen asimetris, dengan satu dan nilai absolut yang sama dari tegangan yang diarahkan ke arah yang berlawanan, arusnya berbeda (Gbr. 1, c). Oleh karena itu, elemen simetris nonlinier digunakan di sirkuit DC dan AC, dan elemen tidak seimbang nonlinier, sebagai aturan, di sirkuit AC untuk mengubah AC menjadi arus DC.
Karakteristik elemen nonlinier
Untuk setiap elemen nonlinier, resistansi statis yang sesuai dengan titik tertentu dari karakteristik arus-tegangan dibedakan, misalnya titik A:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
dan resistensi diferensial yang untuk. titik yang sama A ditentukan dengan rumus:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
dimana mi, mi, pak — masing-masing skala voltase, arus dan resistansi.
Resistansi statis mencirikan sifat-sifat elemen non-linier dalam mode arus konstan, dan resistansi diferensial — untuk penyimpangan kecil arus dari nilai keadaan tunak. Keduanya berubah ketika berpindah dari satu titik dan karakteristik arus-tegangan ke titik lainnya, yang pertama selalu positif dan variabel kedua: di bagian naik dari karakteristik, tegangan arus positif, dan di bagian turun negatif.
Elemen nonlinier juga dicirikan oleh nilai timbal balik: konduktivitas statis Gst dan konduktivitas diferensial Gparameter berbeda atau tanpa dimensi —
resistensi relatif:
Kr = — (Rselisih/Rst)
atau konduktivitas relatif:
Kg = — (Gdifference / Gst)
Elemen linier memiliki parameter Kr dan Kilogram sama dengan satu, dan untuk elemen nonlinier mereka berbeda darinya, dan semakin berbeda dari satu, semakin nonlinier rangkaian listrik terwujud.
Perhitungan rangkaian listrik non-linier
Sirkuit listrik nonlinier dihitung secara grafis dan analitik berdasarkan hukum Kirchhoff dan karakteristik volt-ampere dari elemen individual rangkaian arus bolak-balik untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Saat menghitung secara grafis rangkaian listrik dengan dua resistor nonlinier terhubung seri R1 dan R2 dengan karakteristik tegangan arus Iz (U1) dan Iz (U2), bangun karakteristik tegangan arus dari seluruh rangkaian Iz (U), di mana U = U1 + U2, absis titik-titiknya ditemukan dengan menjumlahkan absis titik-titik karakteristik tegangan arus resistor nonlinier dengan koordinat yang sama (Gbr. 3, a, b).
Beras. 3. Diagram dan karakteristik rangkaian listrik nonlinier: a — rangkaian sambungan seri resistor nonlinier, b — karakteristik volt-ampere elemen individu dan rangkaian seri, c — skema sambungan paralel resistor nonlinier, d — karakteristik volt-ampere elemen individu dan rangkaian paralel.
Kehadiran kurva ini memungkinkan tegangan U menemukan arus Az serta tegangan U1 dan U2 di terminal resistor.
Dengan cara yang sama, perhitungan rangkaian listrik dengan dua resistor yang dihubungkan secara paralel dilakukan. R1 dan R2 dengan karakteristik arus-tegangan I1 (U) dan Az2 (U), di mana karakteristik arus-tegangan dari seluruh rangkaian Az(U) dibangun, di mana Az = I1+I2, di mana, menggunakan tegangan yang diberikan U, temukan arus Az , I1, I2 (oriz. 3, c, d).
Metode analitik untuk menghitung rangkaian listrik nonlinier didasarkan pada penyajian karakteristik tegangan elemen nonlinier melalui persamaan fungsi matematika yang sesuai, yang memungkinkan untuk menyusun persamaan keadaan yang diperlukan untuk rangkaian listrik .Karena solusi persamaan nonlinier seperti itu sering menyebabkan kesulitan yang signifikan, metode analitik untuk menghitung sirkuit nonlinier nyaman ketika bagian operasi dari karakteristik tegangan arus elemen nonlinier dapat diluruskan. Ini memungkinkan Anda untuk mendeskripsikan keadaan kelistrikan rangkaian dengan persamaan linier yang tidak menimbulkan kesulitan dalam menyelesaikannya.
Dasar-dasar Teknik Listrik:
Pada beda potensial, gaya gerak listrik dan tegangan
Arus listrik dalam cairan dan gas
Magnetisme dan Elektromagnetisme
Tentang medan magnet, solenoida dan elektromagnet
Induksi diri dan induksi timbal balik
Medan listrik, induksi elektrostatik, kapasitansi dan kapasitor
Apa itu arus bolak-balik dan apa bedanya dengan arus searah
