Характеристики некоторых реальных нелинейных элементов.

1. Диод – характеристика задается в виде ВАХ

2. Электрическая дуга.

Приложим высокое напряжение, с поверхности катода начинают вырываться электроны и устремляются к аноду.

Электрическую дугу открыл Петров В.В. в 1802 году и только в 1808 году её повторно открыл Дэви. Электрическая дуга используется при сварке, в осветительной технике, в плазматронах.

3. Вентильные разрядники – в настоящее время основное средство защиты подстанций от грозовых перенапряжений. В качестве н.э. в вентильном разряднике используется велит, если разрядник предназначен для защиты от атмосферных перенапряжений); если разрядник предназначен для защиты от коммутационных перенапряжений, то используют тервит.

Атмосферные перенапряжения очень скоротечные – десятки микросекунд, а коммутационные перенапряжения – долговременные несколько секунд.

После удара молнии в контактный провод по нему начинают бежать волны напряжения и тока. При этом по линии так же протекает рабочий ток или сопровождающий ток. При подходе волны к точке А контактный провод пробивается и практически всё напряжение волны прикладывается к н.э., ВАХ которого имеет выпуклую форму.

R_н.э. резко падает и вентильный разрядник представляет собой практически короткое замыкание, т.к. сопротивление гашения выбирается малым и ток молнии уходит в землю. Через несколько десятков микросекунд импульс молнии прекратится, но дуга в искровом промежутке продолжает гореть, т.к. подпитывается сопровождающим (рабочим) током. Чтобы его погасить включают сопротивление гашения.

4 Графические методы расчёта простых нелинейных цепей постоянного тока.

1. Последовательное соединение двух нелинейных резисторов.

Как и в переходных процессах ответ получается не в виде конкретного числа, а в виде графика. Уравнения составляем по ВЗК . Через R₁ и R₂ протекает один и тот же ток, поэтому для получения первой точки ответа задаемся значением тока.

1. Параллельное соединение двух нелинейных сопротивлений.

По ПЗК составляем алгоритм решения: сумма всех токов в узле равна нулю. I = I₁ + I₂ (U - фиксированное значение).

На графиках токи представлены абсциссами соответствующих точек. Поэтому здесь мы будем складывать абсциссы. График 1 задается первым значением напряжения (U­₁).

1. Смешанное соединение линейных и нелинейных резисторов.

Решение начинаем с сопротивления 2, 3 (с конца схемы). R₂ и R₃ соединены последовательно, поэтому задаемся рядом значений токов и складываем их ординаты. R₁ и R_{2, 3} – параллельны, поэтому задаемся рядом значений напряжений и складываем их абсциссы.

4. Цепь с источниками ЭДС.

По ВЗК, задавшись направлением обхода, записываем падение напряжения на нелинейном элементе: U_н.э.(I) – U = E; U_н.э.(I) – E = U

Так как элемент нелинейный, закон Ома не используем.

Нужно найти U = f (I). Из левой части следует, т.к. Е = const., результирующий график получается параллельно смещенным вниз относительно ВАХ нелинейного элемента. А если источник отрицательный, U = f (I) получается со смещением вверх.

5. Сложная цепь с источниками ЭДС.

Даны E₁ и E₂, найти U = f (I).

По отдельности находим ВАХ первой и второй ветви. Для второй ветви поднимаем ВАХ (2) на величину E₂. А для первой ветви ВАХ (1) отпускаем на величину E₁. В результате получим два параллельно соединенных элемента, поэтому результирующий график U = f (I) получаем сложением абсцисс ВАХ (1) и (2) ветви.