비선형 전기 회로
전기 회로에서 비선형 요소의 목적
V 전기 회로 수동 요소를 포함할 수 있습니다. 전기 저항 본질적으로 전류 또는 스트레스에 따라 달라지며 결과적으로 전류는 전압에 정비례하지 않습니다. 이러한 요소와 이들이 들어가는 전기 회로를 비선형 요소라고 합니다.
비선형 요소는 선형 회로에서 얻을 수 없는 전기 회로 특성(전압 또는 전류 안정화, DC 증폭 등)을 제공합니다. 그들은 제어할 수 없고 제어됩니다... 첫 번째 - 바이폴라 - 제어 요소(반도체 서미스터 및 다이오드)의 영향 없이 작동하도록 설계되었으며 두 번째 - 다극 - 제어 요소가 그들에 작용할 때 사용됩니다(트랜지스터 및 사이리스터).
비선형 요소의 전류-전압 특성
비선형 요소의 전기적 특성은 전류-전압 특성입니다. 나는 (유) 전압에 대한 전류의 의존성을 보여주는 실험적으로 얻은 그래프로, 대략적이고 편리한 계산 실험식이 때때로 만들어집니다.
제어되지 않은 비선형 요소는 단일 전류-전압 특성을 가지며 제어된 비선형 요소는 매개변수가 제어 요소인 이러한 특성 계열을 가집니다.
선형 요소는 일정한 전기 저항을 가지므로 전류-전압 특성은 원점을 통과하는 직선입니다(그림 1, a).
비선형의 전류-전압 특성은 모양이 다르며 좌표축을 기준으로 대칭형과 비대칭형으로 구분된다(Fig. 1, b, c).
쌀. 1. 수동 소자의 전류-전압 특성: a — 선형, b — 비선형 대칭, c — 비선형 비대칭
쌀. 2. 전류-전압 특성 섹션에서 비선형 요소의 정적 대 차동 저항을 결정하기 위한 그래프: a — 상승, b — 하강
전류-전압 특성이 대칭인 비선형 소자나 대칭 소자의 경우 전압 방향의 변화가 전류값의 변화를 일으키지 않으며(Fig. 1, b), 전압이 비대칭인 비선형 소자의 경우 -전류 특성 또는 비대칭 요소의 경우 반대 방향으로 향하는 전압의 절대 값이 하나이고 동일한 경우 전류가 다릅니다 (그림 1, c). 따라서 DC 및 AC 회로에는 비선형 대칭 요소가 사용되고 AC 회로에는 원칙적으로 비선형 불평형 요소가 사용되어 AC를 DC 전류로 변환합니다.
비선형 요소의 특성
각 비선형 요소에 대해 전류-전압 특성의 주어진 지점에 해당하는 정적 저항이 구별됩니다(예: 지점 A).
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
그리고 차동 저항을 위한 것입니다. 동일한 점 A는 다음 공식에 의해 결정됩니다.
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
여기서 mi, mi, sir는 각각 전압, 전류 및 저항의 규모입니다.
정적 저항은 정전류 모드에서 비선형 요소의 특성을 특성화하고 차동 저항은 정상 상태 값에서 전류의 작은 편차에 대해 특성화합니다. 둘 다 한 지점과 전류-전압 특성에서 다른 지점으로 통과할 때 변경됩니다. 첫 번째는 항상 양수이고 두 번째 변수는 특성의 상승 구간에서 전류-전압이 양수이고 하강 구간에서 음수입니다.
비선형 요소는 역수 값으로 특징지어집니다. 정적 전도도 Gst 및 미분 전도도 G다른 또는 무차원 매개변수 —
상대 저항:
Kr = — (R차이 /Rst)
또는 상대 전도도:
Kg = — (G차이/Gst)
선형 요소는 매개 변수 Kr과 킬로그램이 1이며 비선형 요소의 경우 서로 다르며 하나와 다를수록 전기 회로의 비선형성이 더 많이 나타납니다.
비선형 전기 회로 계산
비선형 전기 회로는 다음을 기반으로 그래픽 및 분석적으로 계산됩니다. 키르히호프의 법칙 교류를 직류로 변환하기 위한 교류 회로의 개별 요소의 전압-암페어 특성.
전류-전압 특성 Iz(U1) 및 Iz(U2)를 갖는 두 개의 직렬 연결된 비선형 저항 R1 및 R2가 있는 전기 회로를 그래픽으로 계산할 때 전체 회로 Iz(U)의 전류-전압 특성을 구축합니다. 여기서 U = U1 + U2, 점의 가로 좌표는 세로 좌표가 같은 비선형 저항의 전류-전압 특성 점의 가로 좌표를 합산하여 찾습니다 (그림 3, a, b).
쌀. 3. 비선형 전기 회로의 다이어그램 및 특성: a — 비선형 저항기의 직렬 연결 회로 b — 개별 요소 및 직렬 회로의 볼트 암페어 특성 c — 비선형 저항기의 병렬 연결 방식 d - 개별 소자 및 병렬 회로의 전압-암페어 특성.
이 곡선이 있으면 전압 U가 저항 단자에서 전압 U1 및 U2뿐만 아니라 전류 Az를 찾을 수 있습니다.
같은 방식으로 두 개의 저항이 병렬로 연결된 전기 회로의 계산이 수행됩니다. 전체 회로 Az(U)의 전류-전압 특성이 구축된 전류-전압 특성 I1(U) 및 Az2(U)를 갖는 R1 및 R2, 여기서 Az = I1+I2, 여기서 주어진 전압을 사용하여 U, 전류 Az , I1, I2(oriz. 3, c, d)를 찾으십시오.
비선형 전기회로를 계산하는 분석적 방법은 해당 수학함수의 방정식을 통해 비선형 요소의 전압특성을 제시함으로써 전기회로에 필요한 상태방정식을 작성할 수 있다. .이러한 비선형방정식의 풀이는 상당히 어려운 경우가 많기 때문에 비선형회로를 계산하는 해석적 방법은 비선형요소의 전류-전압특성의 동작구간을 직선화할 수 있을 때 편리하다. 이를 통해 문제를 해결하는 데 어려움이 없는 선형 방정식으로 회로의 전기적 상태를 설명할 수 있습니다.
전기 공학의 기초:
