 |
Исследование нелинейных электрических цепей постоянного
|
|
|
|
Тока
Цель работы. Научиться снимать вольт-амперные характеристики различных элементов и сделать опытную проверку графического метода расчета нелинейных цепей постоянного тока.
Программа работы
1.1 Ознакомиться со схемой лабораторной установки рисунок 2.1 и измерительными приборами. Записать данные приборов и их типы.
1.2 Снять вольт-амперные характеристики нелинейных элементов, входящих в исследуемую цепь. Данные измерений записать в таблицу 2.1, строка 1.
1.3 Снять вольт-амперные характеристики линейных сопротивлений, входящих в исследуемую цепь. Определить величину линейного сопротивления. Данные измерений записать в таблицу 2.1, строка 2.
1.4 Снять вольт-амперную характеристику всей цепи, относительно входных зажимов.Данные измерений записать в таблицу 2.1, строка 3.
1.5 Используя вольт-амперные характеристики элементов, (п.1.4), построить вольт-амперную характеристику цепи. Сравнить ее с характеристикой, полученной в п.1.4.
1.6 Выполнить работу на компьютере с использованием программы Multisim10.
Рисунок 2.1 - Принципиальная схема исследуемой цепи
Пояснения к работе
Резистивные элементы электрической цепи, для которых связь между током и напряжением описывается линейным уравнением, называются линейными и имеют постоянное сопротивление 
.
Однако огромное число электротехнических устройств, имеют нелинейные зависимости (рис. 2.1).
Рисунок 2.2 - Вольт-амперные характеристики лампы накаливания (1),
бареттера (2), диода (3), линейного резистора (4)
Цепи, содержащие нелинейные элементы, называются нелинейными.
Для их расчета нельзя применять метод наложения и другие методы, применяемые для расчета линейных цепей. Метод эквивалентного генератора может быть применен при условии отсутствия нелинейных элементов, внутри активного двухполюсника.
|
|
|
Если вольт-амперные характеристики заданы или могут быть сняты опытным путем, то расчет нелинейной цепи наиболее просто производится графическим методом. Суть этого метода состоит в том, что производится построение результирующей вольт-амперной характеристики, и затем при заданном значении входного напряжения определяют входной ток, а также токи и напряжения на отдельных участках цепи при смешанном соединении элементов.
При последовательном соединении нелинейных элементов с заданными вольт-амперными характеристиками (рис. 2.2,аиб) ток во всех элементах один и тот же, а входное напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках:
а) б)
Рисунок 2.3 - Схема последовательного соединения нелинейных элементов (а) и построения вольт-амперной характеристики всей цепи (б)
Для построения вольт-амперных характеристик всей цепи необходимо задаться некоторыми значениями тока в ней, по характеристикам отдельных элементов определить напряжения U 1 и U 2 на этих элементах и сложить эти напряжения (рис. 2.2,б).
Например, при токе I=|oa| проводим через точку a горизонтальную пунктирную линию, абсциссы точек пересечения которой с характеристиками I 1 (U 1 ) и I 2 (U 2 ) в точках b и c, дают значения напряжений: U 1 =|ab| и U 2 =|ac|. Складывая абсциссы точек пересечения, получим абсциссу точки d, принадлежащей характеристики I(U) всей цепи. Найдем таким образом семейство точек d и проведем через них искомую кривую I(U).
При параллельном соединении нелинейных элементов напряжение на них одинаково 
, а ток в неразветвленной части цепи 
. Используя вольт-амперные характеристики нелинейных элементов (рис. 2.3), и задаваясь некоторыми значениями напряжения, складывают ординаты, соответствующие токам в нелинейных элементах, и находят ток во всей цепи: или | ad|=|ab|+|ac|. По нескольким точкам строят вольт-амперную характеристику всей цепи.
|
|
|
а) б)
Рисунок 2.4 - Схема соединения нелинейных элементов (а) и построения вольтамперной характеристики всей цепи (б)
При смешанном соединении элементов задача решается поэтапно: сначала необходимо построить результирующую вольтамперную характеристику элементов, соединенных последовательно, а затем параллельных ветвей и т.д.
|
|
|
