СЫЗЫҚСЫЗ ЭЛЕМЕНТТЕРІ (КЕДЕРГІЛЕРІ) ЖӘНЕ ЭЛЕКТР ТОҒЫНА ТУӘЕЛДІ ЭЛЕКТР КОЗҒАЛТҚЫШТАРЫ БАР ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІН ЕСЕПТЕУ

Мазмұны

Курстық жұмысқа тапсырма

Кесте 2

1. БӨЛІМ. ЭЛЕКТРЛІК ЭЛЕМЕНТТЕР

Электрлік элементтер - электр желілерін талдауда қолданылатын резисторлар, конденсаторлар және индукторлар сияқты идеалдандырылған электрлік компоненттерді білдіретін концептуалды абстракциялар . Барлық электр желілерін өзара сымдармен байланыстырылған бірнеше электрлік элементтер ретінде талдауға болады. Элементтер нақты құрамдас бөліктерге шамамен сәйкес келсе, кескін схемалық диаграмма немесе схема түрінде болуы мүмкін . Бұл біртекті элементті схема моделі деп аталады . Басқа жағдайларда желіні модельдеу үшін шексіз аз элементтер пайдаланылады, аүлестірілген элемент моделі .

Бұл идеалды электрлік элементтер нақты, физикалық электрлік немесе электрондық компоненттерді білдіреді, бірақ олар физикалық түрде жоқ және олар идеалды қасиеттерге ие деп болжанады, ал нақты электрлік компоненттер идеалдан азырақ қасиеттерге, олардың мәндеріндегі белгісіздік дәрежесіне және белгілі бір дәрежеде сызықтылыққа ие емес. Нақты тізбек құрамдас бөлігінің идеалды емес әрекетін модельдеу үшін оның функциясын жуықтау үшін бірнеше идеалды электрлік элементтердің комбинациясы қажет болуы мүмкін. Мысалы, индуктивті тізбегінің элементі индуктивтілікке ие, бірақ кедергісі немесе сыйымдылығы жоқ деп есептеледі, ал нақты индуктивті катушка, сым катушкасының индуктивтілігіне қосымша кейбір кедергісі болады. Бұл кедергісі бар сериялы идеал индуктивті элемент арқылы модельдеуге болады.

Электрлік элементтерді пайдалана отырып, тізбекті талдау компоненттерді пайдаланатын көптеген практикалық электр желілерін түсіну үшін пайдалы. Желіге оның жеке элементтерінің қалай әсер ететінін талдау арқылы нақты желінің әрекетін бағалауға болады. [1]

1. 1 СЫЗЫҚСЫЗ ЭЛЕМЕНТТЕР

Өткізгіштің сипаттамасы (кернеу сипаттамасы) - өткізгішке берілетін кернеу мен ондағы ток күші арасындағы байланыс (әдетте график түрінде көрсетіледі) .

Металл өткізгіш үшін, мысалы, ондағы ток қолданылған кернеуге пропорционал, сондықтан сипаттама түзу болып табылады. Түзу сызық неғұрлым тік болса, өткізгіштің кедергісі соғұрлым аз болады. Дегенмен, ток күші қолданылатын кернеуге пропорционалды емес кейбір өткізгіштер (мысалы, газ разрядтық шамдар) күрделірек, түзу сызықсыз ток кернеуінің сипаттамасына ие.

Егер электр тізбегінің элементі үшін токтың кернеуге немесе кернеудің токқа тәуелділігі, сондай-ақ R кедергісі тұрақты болмаса, яғни олар токқа немесе түсірілген кернеуге байланысты өзгереді, онда мұндай элементтер сызықсыз деп аталады және сәйкесінше кем дегенде бір сызықсыз элементі бар электр тізбегі сызықсыз электр тізбегі болып шығады.

Сызықсыз элементтің ток кернеуінің сипаттамасы енді графиктегі түзу емес, ол түзу сызықсыз және жиі асимметриялық, мысалы, жартылай өткізгіш диод. Электр тізбегінің сызықсыз элементтері үшін Ом заңы орындалмайды.

Бұл тұрғыда біз тек қыздыру шамы немесе жартылай өткізгіш құрылғы туралы ғана емес, сонымен қатар магнит ағыны Ф және заряд q катушка тоғымен немесе кернеумен сызықсыз байланысты болатын сызықсыз индуктивтіліктер мен сыйымдылықтар туралы айтуға болады. Сондықтан олар үшін Вебер-ампер сипаттамалары және кулондық кернеу сипаттамалары сызықсыз болады, олар кестелер, графиктер немесе аналитикалық функциялар арқылы беріледі.

Сызықсыз элементтер олардың CVC әрбір нүктесінде белгілі бір статикалық кедергімен сипатталады, яғни графиктің әрбір нүктесіндегі әрбір кернеу-ток қатынасы белгілі бір кедергі мәнімен байланысты. Оны графиктің көлбеу бұрышының альфа бұрышының I көлденең осіне тангенсі ретінде есептеуге болады, бұл нүкте сызықтық графикте жатқан сияқты.

Токтың I (U) кернеуіне немесе кернеудің токқа U (I) тәуелділігі, сондай-ақ R кедергісі тұрақты болатын электр тізбегінің элементтері электр тізбегінің сызықтық элементтері деп аталады. Осыған сәйкес осындай элементтерден тұратын тізбек сызықты электр тізбегі деп аталады.

Сызықтық элементтер координат осіне белгілі бір бұрышта координаталар басынан өтетін түзу сызық сияқты көрінетін сызықты симметриялық ток-кернеу сипаттамасымен (CVC) сипатталады. Бұл сызықтық элементтер үшін және сызықтық электр тізбектері үшін Ом заңы қатаң сақталатынын көрсетеді.

Бұдан басқа, тек R таза белсенді кедергілері бар элементтер туралы ғана емес, сонымен қатар магнит ағынының токқа тәуелділігі - Ф (I) және конденсатор зарядының кернеуге тәуелділігі L сызықтық индуктивтіліктер және C сыйымдылықтар туралы айтуға болады. оның пластиналарының арасында - q (U) .

Бұл тәсіл қарапайым сызықсыз тізбектерді қарапайым талдауға және есептеуге мүмкіндік береді.

Жоғарыдағы сурет әдеттегі диодтың IV сипаттамасын көрсетеді. Ол координаталық жазықтықтың бірінші және үшінші квадранттарында орналасқан, бұл диодтың p-n өткеліне (бір бағытта немесе басқада) оң немесе теріс кернеу қолданылғанда, тікелей немесе кері иілу болатынын көрсетеді. диодтың p-n өтуі. Кез келген бағыттағы диодтағы кернеудің жоғарылауымен ток алдымен аздап артады, содан кейін күрт артады. Осы себепті диод бақыланбайтын сызықсыз екі терминалды желілерге жатады.

Бұл суретте әртүрлі жарық жағдайларындағы фотодиодтың типтік I-V сипаттамаларының отбасы көрсетілген. Фотодиодтың негізгі жұмыс режимі кері ығысу режимі болып табылады, тұрақты жарық ағыны Ф кезінде ток жұмыс кернеуінің жеткілікті кең диапазонында іс жүзінде өзгермейді. Бұл жағдайларда фотодиодты жарықтандыратын жарық ағынының модуляциясы фотодиод арқылы өтетін токтың бір мезгілде модуляциясына әкеледі. Осылайша, фотодиод басқарылатын сызықсыз екі терминалды құрылғы болып табылады.

Бұл тиристордың CVC көрсеткіші, мұнда оның басқару электродының ток шамасына тікелей тәуелділігін көруге болады. Бірінші квадрантта - тиристордың жұмыс бөлігі. Үшінші квадрантта CVC басы шағын ток және үлкен қолданылатын кернеу (құлыпталған күйде тиристордың кедергісі өте жоғары) . Бірінші квадрантта ток күші жоғары, кернеудің төмендеуі аз - тиристор қазіргі уақытта ашық.

Жабық күйден ашық күйге өту сәті басқару электродына белгілі бір ток әсер еткенде пайда болады. Ашық күйден жабық күйге ауысу тиристор арқылы өтетін ток азайған кезде болады. Осылайша, тиристор басқарылатын сызықсыз үш терминалды желі болып табылады (транзистор сияқты, коллектор тогы базалық токқа тәуелді) . [2]

сызықсыз элементтер, жоғарыда айтылғандай, жеткілікті үлкен кіріс сигналдарымен жұмыс істейтін барлық жартылай өткізгішті және электрондық құрылғылар. Төмен жиілікте бұл құрылғылардың эквивалентті тізбектерін резистивті сызықсыз элементтер ретінде көрсетуге болады, олардың ерекшеліктері ток-кернеу сипаттамаларымен, яғни токтардың қолданылатын кернеулерге тәуелділігімен анықталады.

Резистивті элемент арқылы өтетін токтың лездік мәні кернеудің бір уақыттағы ток-кернеу сипаттамасымен анықталады. Сондықтан резистивті сызықсыз элементтерді инерциялық сызықсыз элементтер деп те атайды. Жеткілікті жоғары жиіліктерде сызықсыз элементтердің сипаттамалары жиілікке тәуелді болып шығады. Бұл тәуелділіктің себебі:

1. реактивтіліктің болуы (көп жағдайда паразиттік) : электродтар мен олардың өткізгіштері арасындағы сыйымдылықтар, сонымен қатар соңғысының индуктивтілігі. Эквивалентті тізбекте реактивтіліктің болуы әдетте реактивті элементтерді қосу арқылы есепке алынады;
2. құрылғы және рекомбинация процестері арқылы тасымалдаушылардың қозғалысына жұмсалған уақыттың оған әсер ететін тербеліс периодымен шамаластығы. Егер бұл процестердің ұзақтығы тербеліс кезеңінің елеулі бөлігі болса, құрылғының шығыс тогы фаза бойынша кіріс сигналынан артта қалады, яғни құрылғы инерцияға айналады. Құрылғының инерциясы көбінесе эквивалентті тізбекке жиілікке тәуелді қосымша реактивті әсерлерді енгізу арқылы есепке алынады.

1. 2 СЫЗЫҚСЫЗ ТҰРАҚТЫ ТОК ЭЛЕМЕНТТЕРІНІҢ МЫСАЛДАРЫ

Жалпы жағдайда тұрақты ток тізбектерінің барлық элементтері үшін токтың терминалдар арасындағы кернеуге тәуелділігі сызықсыз: I (U) . Егер бұл сызықтық еместік ток пен кернеу мәндерінің кең диапазонында аз болса, онда есептеулерде мұндай элементті сызықтық эквивалентті схема арқылы көрсетуге болады. Дегенмен, электр тізбегі элементтерінің айтарлықтай санының I(U) тәуелділіктері бар, олар негізінен сызықсыз.

Тұрақты токта сызықсыз үш элементтің мысалы

ток: 1 - қыздыру шамдары; 2 - жартылай өткізгіш диод; 3 - транзисторлар.

Сызықсыз электрлік құрылғылармен электр тізбектерін есептеу үшін соңғысы сызықсыз эквивалентті схемалар түрінде ұсынылуы керек. Ең қарапайым жағдайда сызықсыз эквивалентті тізбектің элементтері сызықсыз элементтер болып табылады.

1. 3 СЫЗЫҚСЫЗ ТҰҚБАЙЛАРДЫ ТАЛДАУДЫҢ ГРАФИКАЛЫҚ ӘДІСІ

Графикалық есептеу әдісінде электр тізбегінің сызықтық және сызықсыз элементтерінің I-V сипаттамалары қолданылады. Сызықсыз резисторлардың тізбектей, параллель және аралас қосылымдары бар электр тізбектерін талдаудың графикалық әдісін қолдану ерекшеліктерін қарастырыңыз.

Сызықсыз элементтердің тізбектей қосылуы. Төмендегі суретте екі тізбектей жалғанған R және R2 сызықсыз элементтері бар электр тізбегінің диаграммасы көрсетілген және олардың I-V сипаттамалары мен I (U2) сызылған.

Егер ток көзі осындай электр тізбегіне қосылса, онда тізбекті талдау оңай болады. Шынында да, белгілі ток көзімен, демек, сызықсыз элементтерде элементтердегі кернеулерді тікелей CVC арқылы анықтауға болады.

Электр тізбегіне ЭҚК көзі E қосылған болса, тізбекті талдау қиынырақ.

a - CVC; б - кедергілерді тізбектей қосу; в - эквивалентті тізбек

Көздің ЭҚК E белгілі мәні бар эквивалентті резистивті элементтің / (U { + U2) CVC сәйкес тізбектегі ток дереу графикалық түрде анықталады. I (UX) және I (U2) сызықсыз элементтерінің CVC-де табылған ток үшін ​​U { және U2 кернеу мәндері табылады.

Егер электр тізбегінде екі емес, белгілі ток-кернеу сипаттамалары бар, тізбектей жалғанған сызықсыз элементтердің одан да көп саны болса, онда тізбекті талдау ұқсас әдіспен орындалады.

Тәжірибеде көбінесе сызықсыз Rx және сызықтық R элементінің тізбекті қосылымын қамтитын электр тізбектері бар (мысалы, сызықсыз элемент транзистор болып табылатын электрондық күшейткіштерде) . Мұндай сұлбаларды талдауды жүктемелік сипаттама әдісін қолдана отырып, графикалық түрде жүргізу мақсатқа сай.

Тізбек режимін есептеу үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеуді жазамыз: RI + Ux = E. [3]

2-БӨЛІМ. ИТЕРАЦИЯЛЫҚ ЕСЕПТЕУ

2. 1 Есептеу

#include <iostream>

#include <math. h>

float alfa_1 = 1. 3, alfa_2 = 0. 25, alfa_3 = 0. 15;

float R_10 = 1. 8, R_20 = 2. 8, R_30 = 0. 4;

float beta_1= 0. 03, beta_2= 0. 02, E_10= 220, E_20= 80;

float E1(float I1)

{ return E_10 - beta_1*I1; }

float E2(float I2)

{ return E_20 - beta_2*I2; }

float R1(float I1)

{ return R_10 + alfa_1*fabs(I1) ; }

float R2(float I2)

{ return R_20 + alfa_2*fabs(I2) ; }

float R3(float I3)

{ return R_30 + alfa_3*fabs(I3) ; }

int main()

{

FILE *fw = fopen("c:\\ProgramCpp\\rez_I1--I3. txt", "w") ;

float I_1, I_2, I_3; // n+1 - iteracia

float I_1n, I_2n, I_3n; // n - iteracia

float I_1p, I_2p, I_3p; // n + 1/2 - iteracia

float U_1, U_2, U_3;

float R_1, R_2, R_3;

float E_1, E_2;

float eps = 0. 1;

int n = 0;

I_1n = 4. 5; I_2n = 6. 1; I_3n = 2. 8; // starting data

for(n = 1; n < 200; n++)

{

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс