Статикалық және дифференциальдық кедергілер.

Сызық ты емес кедергілері сипаттау ү шін олардың статикалық жә не дифференциальдық кедергілерілерінің токқ а тә уелділігін қ олдануғ а болады.

Статикалық кедергі R_ст сызық ты емес кедергідегі кернеудің сол кедергі арқ ылы жү ретін токқ а қ атынасына тең: R_ст =U/ I.

В.а.с.- ның бір нү ктесінен екінші нү ктесіне ө ткенде статикалық кедергі ө згереді.

Дифференциальдық кедергі R_д деп сызық ты емес кедергідегі кернеудің ө те аз ө згерісінің dU соғ ан сә йкес токтың ө те аз ө згерісіне dI қ атынасын айтады: R_д = dU/ dI

Негізгі ә дебие т: -.

Қ осымша ә дебиет: 5 [ 47 – 57], 6 [ 404 – 412].

Бақ ылау сұ рақ тары:

1.Сызық ты емес элементтерге тү сініктеме берің із.

2.Сызық ты емес кедергілердің сипаттамалары қ андай?.

3. Тұ рақ ты токтың сызық ты емес тізбектерін есептеу қ алай жү ргізіледі?

4. Статикалық жә не дифференциалдық кедергілер деген не? Олар қ алай анық талады?

№15 Дә ріс. Синусоидалы токтың сызық ты емес тізбектері. Оларды талдау тә сілдері.

Айнымалы ток тізбегінің қ ұ рамына кіретін бір немесе бірнеше сызық ты емес кедергілер болса, онда оны айнымалы токтың сызық ты емес тізбегі дейміз.

Айнымалы ток ү шін сызық ты емес кедергілер ү ш топқ а бө лінеді:

1) сызық ты емес активті кедергілер;

2) сызық ты емес индуктивті кедергілер;

3) сызық ты емес сыйымдылық кедергілер.

Сызық ты емес активті кедергілердің жалпы сипаттамасы. Басқ арылмалы сызық ты емес активті кедергі ретінде ең кө п таралғ ан ү ш жә не одан да кө п электродты электрондық шамдар жә не жартылай ө ткізгішті триодтар, тиристорлар алынады. Басқ арылмайтың сызық ты емес активті кедергілерге жататындар: электр доғ алар, мыстын шала тотығ ы жә не селенді тү зеткіштер, тиритті жә не вилитті кедергілер, термисторлар, бареттер, қ ыздырғ ышты шамдары.

Айнымалы ток тізбектеріне тә н бір қ атар ерекшеліктер оның элементтерінің парметрлерінің жиілікке тә уелділігімен байланысты. Кө птеген сызық ты емес элементтер айтарлық тай кең жиілік диапозоның да инерциялы емес болып саналады.

Егер осындай сызық ты емес элементке синусоидалы кернеуді қ оссақ, онда сипаттаманың қ исық болу салдарынан ток синусоидалы емес болады. Егер ө з кезегінде сызық ты емес элемент арқ ылы синусоидалы ток ө тсе, онда ондағ ы кернеу синусоидалы емес болады.

Демек, сызық ты элементке ә сер етуші тербелістің жиіліктік спектрі тү рлендіру қ абілеттілігіне ие болады.

Айнымалы ток тізбегіндегі сызық ты емес сипаттамасы бар L жә не C элементтерінде кейде феррорезонанс кұ былыс тууы мү мкін.

Сызық ты емес индуктивтік кедергілерінің жалпы сипаттамасы. Сызық ты емес индуктивті кедергілер немесе сызық ты емес индуктивтіктер- ферромагнит материалынан тұ ратын, тұ йық талғ ан ө зекшеге оралғ ан орауыш. Олар ү шін ө зекшедегі магнит ағ ынының орауышпен ағ атын токқ а тә уелділігі Ф(i) сызық ты емес деп білеміз. Айнымалы токты ө ткізетін осындай орауштардын индуктивті кедергілері тұ рақ ты емес. Ол айнымалы ток шамасына тә уелді. Кейде болат ө зекшесі бар индуктивтік орауышты, болат ө зекшелі дроссель дейміз. Электр сұ лбаларында сызық ты емес индуктивтік орамасы бар тұ йық талғ ан ө зекше тү рінде, не балама сұ лбада жанына сызығ ы бар индуктивті орама тү рінде бейнелейді.

Есептеу жұ мысын жү ргізген кезде сызық ты емес индуктивтілікті 67 а-суреттегі сұ лба тү рінде кө рсетуге болады. Онда идеал сызық ты емес индуктивтікке параллель R_ш кедергісі қ осылғ ан, ондағ ы шығ ын ө зекшедегі гистерезис пен қ ұ йынды токқ а деген энергия шығ ынын елестетеді, ал ораманың ө зінін активті кедергісі R_ор тізбектей жалғ анғ ан. - сызық ты емес индуктивтіліктегі кернеу.

Гистерезис жә не қ ұ йынды токқ а шық қ ан энергия шығ ыны ферромагниттік материалдан жә не ө зекше табақ шаларының қ алың дығ ынан тә уелді екендіктері айтылғ ан болатын. Ораманың активті кедергісін R_ор соншалық ты аз деп алады, сондық тан ондағ ы кернеу тү суін есепке алмауғ а да болады.

Сызық ты емес сыйымдылық кедергілерінің жалпы сипаттамасы. Кә дімгі конденсаторлар ү шін астарлар арасындағ ы заттардың диэлектрлік ө тімділіктері электр ө рісі кернеулігінін функциясы болып саналынбайды.

Сызық ты емес конденсаторлар ү шін олардың бір астарындағ ы зарядтың лездік мә нінің g кернеуге (u) тә уілділігі сызық ты емес. Сызық ты емес конденсаторды вариконд деп атайды.

Реалды вариконд орынбасу сұ лбасында ө зара параллель қ осылғ ан идеал вариконд пен активті кедергісі бар тармақ тү рінде бейнеленеді.

Сызық ты емес конденсатордың астарларының арасын диэлектриқ тік ө тімділігі электр ө рісі кернеулігінін функциясы болатын сегнетодиэлектрикпен толтырады. Сегнетодиэлектриктерге ферромагниттер сияқ ты гистерезис қ ұ былысы тә н. Оларда гистерезиске байланысты шығ ыннан басқ а ө ткізгіштігі нө лге тең болмауына байланысты туындайтын шығ ын да болады.

Егер синусоидалы кернеу генераторына сызық ты емес кедергі қ осылса, онда кедергі арқ ылы жү ретін ток синусоидалы емес болады, яғ ни сызық ты емес кедергі жоғ арғ ы гармоникалар тудыратын генератор болып есептелінеді.

Сызық ты емес кедергілер арқ ылы жү зеге асырылатын негізгі тү рлендірулер. Қ ұ рамына бір немесе бірнеше сызық ты емес кедергілер кіретін тө ртұ штық тар жә не алтыұ штық тар арқ ылы аса маң ызды тү рлендірулер жасауғ а болады:

1.Айнымалы токты тұ рақ ты токка тү рлендіру (тү зеткіштер арқ ылы);

2. Тұ рақ ты токты айнымалы токка тү рлендіру (автогенераторлар жә не инверторлар арқ ылы);

3. Жиілікті кө бейтуді жү зеге асыру (жиілік кө бейткіштер арқ ылы);

4. Жиілікті бө луді жү зеге асыру (жиілік бө лгіштер арқ ылы);

5. Кернеу мен токтың мә нін тұ рақ тандыру;

6.Тригерлік эффектіні жү зеге асыру;

7.Модуляцияны жү зеге асыру;

8.Демодуляцияны жү зеге асыру;

9.Кернеуді жә не қ уатты кө бейту;

10. Кірістік кернеу мен токты кө рсеткіштік жә не логарифмдік тү рлендіру.

Айнымалы токтың сызық ты емес тізбектерін есептеу ә дістері. Сызық ты емес электр тізбектерін есептеу ә лдеқ айда кү рделірек. Кө птеген есептерде сызық ты емес элементердің сипаттамалары графиқ алық тү рінде беріледі жә не бұ л сипаттамаларды ө рнектейтін математикалық жазылымдары жеткілікті тү рде қ арапайым жә не дә л болмағ андық тан сызық ты емес тізбектерді есептеу қ иындай тү седі.

Сызық ты емес тізбектерді есептеу ә дістері:

1. Аз параметрлі жә не шартты сызық тандыру ә дістері;

2. Сызық ты емес сипаттаманы аналитикалық ә діспен аппроксимациялау;

3. Итерациялық ә діс;

4. Графикалық ә діс.

Аз параметрлі жә не шартты сызық тандыру ә дістері. Сызық ты емес тізбектерді есептеу ә дістерінің бірі оны женілдету мақ сатында аз шамаларды есепке алмауғ а негізделген. Соғ ан орай оғ ан сызық ты тізбектердің есептеу ә дістерін қ олдануғ а мү мкіндік береді. Бірақ есепті шығ арғ ан кезде қ исық сызық тық қ а қ атысты оғ ан кейбір тү зетулер енгізеді. Мысалы, айнымалы токтын сызық ты емес тізбегін есептеу кезінде ондағ ы жоғ арғ ы гармониктер мә ні кіші емес, бейсинусойдалы емес токтарды эквивалентті синусоидамен ауыстырады да, комплекстік ә діспен есептеуге қ олданады. Ә рине, эквивалентті синусоидалы ток пен кернеудің ә серлік мә ндері мен фазалары арасындағ ы сызық ты емес тә уелділігін есепке алады.

Гармониялық тепе-тендік ә дісі аз параметлі ә діс тү рі болып саналады. Бұ л ә діспен есептеулерді жұ ргізгенде сызық ты емес электр тізбегіндегі токтардың жә не кернеулердің гармониялық қ ұ раушылары амплитудасын қ арастырады. Бұ л кезде кейде гармониялы қ ұ раушыларының амплитудасы баяу ө згереді деп жориды, демек амплитуданын ө згерісімен байланысқ ан гармониктер спектрін есепке алудың қ ажет болмайды. Іс жұ зінде есепті осылай жең ілдету сызық ты емес тә уелділікті сызық тымен алмастырғ ан деп санайды, бұ л тек токтын немесе кернеудің белгілі амплитуда мә ніне ғ ана жарамды. Сондық тан да бұ л ә діс кейде гармониялы сызық тандыру ә дісі деп те аталады. Бұ л ә діс есептің ө те жуық шешімін ғ ана береді. Дегенмен ол ең қ арапайым, сондық тан да оны осындай процестерге жуық тап есептеу жү ргізу ү шін қ олданады.

Сызық ты емес сипаттаманы аналитикалық ә діспен аппроксимациялау. Бұ л ә дістін негізгі мақ саты сызық ты емес сипаттаманы кейбір жуыктама аналитикалық функция ретінде ө рнектеу жә не тізбектін сызық ты емес дифференциал тең деуін жең іл тү рде шешу болып табылады. Сызық ты емес сипаттама ү шін ә дістің жемісті қ олданылуы аналитикалық ө рнегінің қ аншалық ты дә л таң дап алынғ анына жә не қ аншалық ты алынғ ан дифференциалды тең деуінің жең іл шешілетің дігіне байланысты.

Кейде дифференциалды тең деуді шешу кезінде кейбір мү шелерін салыстырмалы тү рде кішкене болғ андық тан оны ө зіне тә н аз параметрлі деп қ арастырып, оларды есепке алмайды. Айнымалы токтың сызық ты емес тізбектерін есептеу кезінде бұ л ә діс гармониялы сызық тандыру ә дісімен ұ йлестіре қ олданылады жә не ол сызық ты емес токтың немесе кернеудін бірінші гармоникасын аналитикалық жолмен табуғ а мү мкіндік береді.

Итерациялық ә діс. Бұ л ә дісті қ олдана отырып, алғ ашында жуық тама шешімін табады немесе олар беріледі. Содан соң тізбектін негізгі тендеуіне ә рбір нә тижесін бірнеше рет қ ойып, дә лдігін анық тайды.

Графикалық ә діс. Бұ л ә дістін маң ызы тізбектің дифференциалдық тең деулерін сызық ты емес тең деулер жұ йесіне келтіру жә не онын шешімін графикалық жолмен тұ рғ ызып алады. Осы ә діспен бірінші реттік дифференциалды тең деулермен, не бірқ атар ө згерген екінші реттік тең деулермен ө рнектелетін тұ рақ ты Э.Қ.К-і бар тізбектердегі ө тпелі ү рдістерді дә л есептейді.

Негізгі ә дебиет: -.

Қ осымша ә дебиет: 4[3-40], 5[ 265 – 278, 316- 322].

Бақ ылау сұ рақ тары:

1.Сызық ты емес активті кедергілер, сызық ты емес индуктивті кедергілер жә не сызық ты емес сыйымдылық кедергі деп қ андай кедергілерді атаймыз?

2.Сызық ты емес индуктивтіктің орынбасу сұ лбасы жә не сызық ты емес сыйымдылық тың орынбасу сұ лбасы қ андай?

3.Сызық ты емес кедергілер арқ ылы қ андай маң ызды тү рлендірулерді жү зеге асыруғ а болады?

4. Айнымалы токтың сызық ты емес тізбектерін есептеудің қ андай тә сілдері бар?