Самостоятельная работа по дисциплине: основы автоматизации салохиддинов У. И. Группа: 38ас-20тм проверил: Навои 2023

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Выполнил: Салохиддинов У.И.

Группа: 38АС-20ТМ
Проверил:

Навои 2023

Нелинейные элементы и их характеристики

1. Расчет цепей при смешанном соединении элементов 7
2. Преобразование активных нелинейных двухполюсников 8
2. Анализ разветвленных цепей 10
4. Аппроксимация характеристик нелинейных элементов 12
5. Выбор аппроксимирующей функции 12
6 Аппроксимация ВАХ в окрестностях рабочей точки 18
2. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ 19
2.1. Основные понятия 19
2.2. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей 21
2.3. Расчет магнитных цепей постоянного тока 23
3.1. Особенности периодических процессов в электрических цепях с инерционными нелинейными элементами 27
3.2. Особенности периодических процессов в цепях с безинерционными нелинейными сопротивлениями 30
3.3. Электромагнитные процессы в катушке с ферромагнитным сердечником 31
1. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ
1.1. Нелинейные элементы и их характеристики
Характеристики большинства реальных элементов в той или иной степени нелинейны. В одних случаях нелинейность элементов невелика и при построении упрощенной модели ею можно пренебречь, в других – нелинейностью пренебречь нельзя. Более того, функционирование большинства радиоэлектронных устройств, невозможно без нелинейных элементов (выпрямление, умножение, ограничение, генерирование и т.д.).
Реальные нелинейные элементы подразделяются на безинерционные и инерционные. Если зависимость между мгновенными значениями тока и напряжения элементов при периодическом воздействии определяется статической вольт - амперной характеристикой (ВАХ), то элемент относится к безинерционным нелинейным элементам. Если статическая ВАХ и динамическая, снятая при частоте, равной или меньшей рабочей, не совпадают, то такой элемент следует рассматривать как инерционный.
Таким образом, инерционный нелинейный элемент является линейным относительно мгновенных значений тока и напряжения, а ВАХ, связывающая действующие значения оказывается нелинейной. Безинерционные элементы являются нелинейными как в отношении мгновенных значений , , так и в отношении действующих и .
В зависимости от числа внешних выводов различают нелинейные элементы двухполюсные (диоды, термисторы) и многополюсные (транзисторы, триоды, пентоды). Вольт - амперная характеристика нелинейного двухполюсного элемента может быть симметричной или несимметричной. ВАХ двухполюсника с симметричной характеристикой представлена на рис.1. Для нее выполняется условие:
, . (1)
Очевидно, что режим работы нелинейной цепи не изменится, если выводы нелинейного элемента с симметричной характеристикой поменять местами. Если условие (1) не выполняется, ВАХ – несимметрична.
От ношение напряжения, измеряемого отрезком АВ к току, измеряемому отрезком ОВ (см.рис.1.), определяет в некотором масштабе статическое сопротивлениеR в точке А.
(2)
Предел отношения приращения напряжения на участке цепи к приращению тока в нем или производная от напряжения по току в том же масштабе , определяет дифференциальное сопротивление:
. (3)
Различают нелинейные элементы с монотонной и немонотонной ВАХ. Для монотонных ВАХ или всегда больше нуля.
Немонотонные характеристики разделяются на N- и S-типы. У элементов с N-образной характеристикой (рис. 2.а) одному и тому же значению тока может соответствовать несколько различных напряжений. У S-образной ВАХ одному значению напряжения может соответствовать несколько токов (рис. 2.б).

Рис.2. ВАХ различных нелинейных элементов
а) немонотонная N-типа; б) немонотонная S – типа;
в) ВАХ неэлектрически управляемого двухполюсника - термистора.
Вид ВАХ нелинейного элемента может зависеть от некоторой величины, не связанной с токами и напряжениями цепи, в которую включен элемент, в частности от температуры (рис. 2.в), освещенности, давления и т.д. Такие элементы относятся к неэлектрически управляемым двухполюсникам.

Рис.3. Электрически управляемый элемент
а) транзистор; б) семейство входных ВАХ;
в) семейство выходных ВАХ.
Важнейший класс нелинейных элементов составляют электрически управляемые элементы (транзисторы, тиристоры, и т.д.). Они имеют два основных электрода и один управляющий (рис.3.а). Ток элемента определяется уравнениями:
или . (4)
Выводы нелинейного управляемого трёхполюсника образуют с остальной частью цепи два контура – основной (выходной) и управляющий (входной).
Управляемые элементы характеризуются семействами ВАХ: выходными и входными. (рис.3.б,с)
Вид ВАХ нелинейного управляемого элемента существенно зависит от схемы включения элемента, т.е. от того какой из электродов является общим для основного и управляющего контуров. На принципиальных электрических схемах реальные нелинейные элементы изображаются с помощью установленных ЕСКД условных графических обозначений (рис.4).

Рис.4 Обозначения нелинейных элементов