301 (13)

25. OBWODY NIELINIOWE PRĄDU OKRESOWEGO

25.1. Pojęcia podstawowe

25.1.1. Charakterystyki elementów nieliniowych

Przy omawianiu obwodów liniowych prądu zmiennego zakładaliśmy, że elementy występujące w tych obwodach były liniowe, a więc rezystancje R, indukcyjności L oraz pojemności C były wielkościami stałymi. Wspomniane elementy liniowe opisane są równaniami liniowymi (por. p. 1.4):

u = Ri, i/r = Li, q = Cu. (25.1)

Charakterystyki «(tj, ip(i) oraz q(u) elementów liniowych są liniami prostymi przechodzącymi przez początek układu współrzędnych.

W obwodach prądu zmiennego często występują oporniki, cewki i kondensatory, których równania są nieliniowe, a charakterystyki u(i), il>(i), q(u) mają postać krzywych. Tego rodzaju elementy są nieliniowe. Obwód elektryczny jest nieliniowy, gdy zawiera co najmniej jeden element nieliniowy.

Symbol graficzny opornika nieliniowego jest podany na rys. 24.1, a symbole graficzne cewki nieliniowej oraz kondensatora nieliniowego są przedstawione na rys. 25.1.

-- -Jjjf-

Rys. 25.1. Symbole graficzne cewki nieliniowej i kondensatora nieliniowego

Charakterystyki u(tj, ip(i), q(u) elementów nieliniowych dzielą się na symetryczne i niesymetryczne. Charakterystykę elementu nieliniowego nazywamy symetryczną, gdy jest ona symetryczna względem początku układu współrzędnych, a więc gdy u( — i) = — u(i), (— 0 = — <A(0 oraz q( — u)=—q(u). W przeciwnym przypadku

charakterystykę elementu nieliniowego nazywamy niesymetryczną. Na rys. 25.2

Rys. 25.2. Przykład charakterystyki symetrycznej Rys. 25.3. Przykład charakterystyki niesymetry-elementu nieliniowego cznej elementu nieliniowego

przedstawiona jest charakterystyka symetryczna, a na rys. 25.3 — charakterystyka niesymetryczna elementu nieliniowego. Przykładem elementu nieliniowego mającego charakterystykę symetryczną jest cewka z rdzeniem stalowym; charakterystyka cewki z rdzeniem stalowym ma postać krzywej z rys. 25.2.

Przykładem elementu nieliniowego o niesymetrycznej charakterystyce i(u) jest prostownik. Oznaczenie prostownika podane jest na rys. 25.4, a jego charakterystykę przedstawia rys. 25.3. Wierzchołek trójkąta na poziomej kresce na rys. 25.4 podaje

Rys. 25.4. Symbol graficzny prostownika -bf

zwrot przewodzenia prostownika, a zwrot przeciwny nazywany jest zwrotem zaporowym. Prostownik ma niewielką rezystancję w stanie przewodzenia, a bardzo dużą rezystancję w stanie zaporowym.

Prostownikiem idealnym nazywamy element nieliniowy opigany w sposób następujący:

(25.2)

i = 0 dla u ^ 0,

u = 0 dla i > 0.

Charakterystykę prostownika idealnego przedstawia rys. 25.5. Rezystancja prostownika idealnego jest równa zeru w stanie przewodzenia, a nieskończenie wielka w stanie zaporowym.

U Uo<

o	1

Rvs. 25.5. Charakterystyka prostownika idealnego Rys. 25.6. Charakterystyka przekaźnika idealnego