非線形要素の分類。非線形要素のパラメータと一部の等価回路非線形要素、その特性とパラメータ電気工学

13.10.2021

非線形回路は、少なくとも 1 つの非線形要素を含む回路です。

非線形要素とは、そのパラメータがこれらの要素に関連付けられた変数 (電圧、電流、磁束、電荷、温度、光束など) の大きさおよび (または) 方向に依存する要素です。非線形要素は、厳密な解析式を持たない非線形特性によって記述され、実験的に決定され、表またはグラフで示されます。

非線形要素は次のように分類できます。二- そして 多極。後者には、3 極 (さまざまな半導体および電子三極管) またはそれ以上 (磁気増幅器、多巻線変圧器、四極管、五極管など) の極が含まれており、それを利用して電気回路に接続されています。特徴的な機能多極要素とは、一般的な場合、それらのプロパティは、入力変数に対する出力特性の依存性を表す特性群によって決定され、その逆も同様です。入力特性は、次のような多数の固定値に対して構築されます。出力パラメータの 1 つ、出力パラメータ - 入力パラメータの 1 つの固定値の数。

別の分類基準によれば、非線形要素は次のように分類できます。慣性そして 慣性のない。慣性要素は、その特性が変数の変化率に依存する要素です。そういった要素については 静特性、変数の実効値間の関係の定義は異なります 動的特性、間の関係を確立する瞬時値変数。無慣性要素とは、その特性が変数の変化率に依存しない要素です。このような要素では、静的特性と動的特性は同じです。

慣性要素と無慣性要素の概念は相対的なものです。要素は、許容される (上から制限された) 周波数範囲では無慣性とみなされ、それを超えると慣性になります。

特性の種類に応じて、次のような非線形要素が使用されます。 対称的なそして 非対称特徴。それを決定する量の方向に依存しない特性は、対称と呼ばれます。座標系の原点に対して対称性を持っています: 。非対称特性の場合、この条件は満たされません。。非線形要素の対称特性の存在により、多くの場合、回路の解析が簡素化され、1 象限内で実行されます。

特性のタイプに応じて、すべての非線形要素を要素に分割することもできます。 明確なそして 曖昧な特徴。 x の各値が y の 1 つの値に対応し、またその逆の特性は、一義的と呼ばれます。曖昧な特性の場合、一部の x 値が 2 つ以上の y 値に対応する場合や、その逆の場合があります。

非線形抵抗器の場合、特性のあいまいさは通常、立ち下がりセクションの存在に関連しており、非線形の誘導性および容量性素子の場合はヒステリシスを伴います。 最後に、すべての非線形要素は次のように分割できます。そして 管理された制御不能。

制御されていないものとは異なり、制御された非線形要素 (通常は 3 端子および多端子ネットワーク) には、電圧、電流、光束などが変化する制御チャネルが含まれており、その主な特性が変化します (ボルトアンペア、ウェーバーアンペア、またはクーロン電圧)。

非線形 DC 電気回路

このような回路の非線形特性は、回路内の非線形抵抗の存在によって決まります。

非線形抵抗器では電圧と電流の間に直接の比例関係がないため、1 つのパラメータ (1 つの値) で特性を評価することはできません。一般的な場合、これらの量間の関係は、それらの瞬間値だけでなく、時間に関する導関数や積分にも依存します。

非線形抵抗器のパラメータ

非線形抵抗器の動作条件と問題の性質に応じて、静的抵抗、微分抵抗、および動的抵抗が区別されます。

非線形要素に慣性がない場合、リストされたパラメータの最初の 2 つによって特徴付けられます。静電気耐性

は、抵抗素子にかかる電圧と、抵抗素子を流れる電流との比に等しい。特に、図の電流電圧特性のポイント 1 については、 1 下微分抵抗

微小な電圧増分と対応する電流増分との比を指します。

慣性非線形抵抗器の場合、動的抵抗の概念が導入されます。

動的電流電圧特性によって決定されます。電流などの変数の変化率に応じて、大きさだけでなく符号も変化することがあります。

非線形の計算方法電気回路直流

非線形回路の電気的状態は、一般的な性質を持つキルヒホッフの法則に基づいて記述されます。覚えておくべきことは、 非線形回路の場合、重ね合わせの原理は適用できません。この点において、キルヒホッフの法則と重ね合わせ原理に基づいて線形回路用に開発された計算方法は、一般に非線形回路には適用されません。

非線形回路を計算するための一般的な方法はありません。既知の技術および方法には、さまざまな可能性および用途があります。一般に、非線形チェーンを解析する場合、それを記述する非線形方程式系は次の方法で解くことができます。

グラフィック;
分析的。
グラフィック分析。
反復的。

グラフによる計算方法

これらの方法を使用する場合、問題は平面上のグラフィック構成によって解決されます。この場合、チェーンのすべての分岐の特性は、1 つの共通の引数の関数として記述される必要があります。このおかげで、連立方程式は 1 つの未知数を持つ 1 つの非線形方程式に還元されます。正式には、計算時に、直列接続、並列接続、および混合接続の回路が区別されます。

a) 抵抗素子が直列接続された回路。

非線形抵抗を直列に接続する場合、直列接続された要素に流れる電流が共通の引数として考慮されます。計算は以下の手順で行われます。デカルト座標系における個々の抵抗器の与えられた電流電圧特性に基づいて、結果として生じる依存関係が構築されます。。次に、選択されたスケールで、回路の入力における特定の電圧値に対応する点が応力軸上に配置され、そこから依存関係と交差するまで垂線が復元されます。垂線と曲線の交点から、直交線は電流軸上に下がります。結果として得られる点は、回路内の目的の電流に対応し、その検出値から、依存関係を使用して個々の抵抗素子の電圧が決定されます。

この技術の応用を図のグラフで示します。 2、b、図の対応する回路。 2、a.

2 つの抵抗素子を備えた直列非線形回路のグラフィカルな解決策は、別の方法を使用して実行できます。 交差法で。この場合、たとえば図 2 の電流 - 電圧特性を持つ非線形抵抗の 1 つ (a) は、起電力 E を持つ電源の内部抵抗とみなされ、もう 1 つは負荷と見なされます。そしてその関係に基づいて曲線の交点の点 a (図 3 を参照) が回路の動作モードを決定します。

この曲線は、さまざまな電流値の起電力 E から電流電圧特性の横座標を減算することによって作成されます。使用法この方法

線形抵抗と非線形抵抗を直列に接続する場合が最も合理的です。この場合、線形抵抗はソースの内部抵抗とみなされ、後者の線形電流電圧特性が 2 点でプロットされます。

b) 抵抗素子を並列接続した回路。非線形抵抗を並列接続する場合、並列接続された要素に印加される電圧が共通の引数として解釈されます。計算は以下の手順で行われます。デカルト座標系における個々の抵抗器の与えられた電流電圧特性に基づいて、結果として生じる依存関係が構築されます。

。次に、選択したスケールで、回路の入力における電源電流の特定の値に対応する点が電流軸上にプロットされます (回路の入力に電圧源があれば、問題は解決されます)与えられた電源電圧に対応する点から電流-電圧特性との交点までの垂線を復元することによって直ちに、垂線が依存性と交差するまで復元されます。垂線と曲線の交点から、直交線は電圧軸上に下がります。結果の点は非線形抵抗器の電圧に対応し、その値から個々の抵抗素子を含む分岐の電流が決定されます。依存関係を使用します。

この手法の使用法を図のグラフィック構造で示します。 4、b、図の対応する回路。 4、a.

c) 抵抗素子が直並列（混合）接続された回路。

1. このような回路の計算は次の順序で実行されます。

元の回路は抵抗器の直列接続を備えた回路に縮小され、点 b) に示すように、並列接続された要素の結果として生じる電流-電圧特性が構築されます。

2. 結果として得られる回路は、抵抗素子の直列接続を使用して計算され (点 a を参照)、これに基づいて元の並列分岐の電流が決定されます。

2ノード方式

すべての i 番目のブランチの電流依存性のグラフは、一般値 (ノード m と n の間の電圧) の関数として作成されます。元の曲線のそれぞれは、その開始点が位置するように、それ自体に平行な電圧軸に沿ってシフトされます。 i 番目の分岐の EMF に対応する点で、その点で復元された垂線に対してミラーリングされます。

キルヒホッフの第一法則がどの時点でグラフィカルに実装されるかが決まります。特定の点に対応する電流が問題の解決策となります。

2 ノード法は別のバージョンで実装できます。このバージョンは、グラフィック構造の数が少ない点で上記のものとは異なります。

例として、図の回路を考えてみましょう。 5. そのために、抵抗要素の電圧を関数で表します。

;

(1)

;

(2)

(3)

次に、抵抗器の 1 つ (たとえば 2 番目の分岐) に流れる電流を設定し、を計算します。その後、(1) と (3) を使用して、依存関係からと、と - 対応する電流などを見つけます。計算結果を表にまとめます。 1、最後の列で電流の合計を決定します。

電流の電圧 I(U) への依存性、または電圧の電流 U(I) への依存性、および抵抗 R が一定である電気回路の要素は、電気回路の線形要素と呼ばれます。したがって、このような要素から構成される回路を線形電気回路と呼びます。

のために線形要素座標原点を通り、座標軸に対してある角度を持った直線のように見える、線形対称な電流電圧特性（電圧電流特性）を特徴とします。これは、線形要素および線形電気回路に対して厳密に満たされていることを示します。

さらに、純粋にアクティブな抵抗 R を持つ要素だけでなく、線形インダクタンス L とキャパシタンス C についても話すことができます。ここで、磁束の電流 - Ф(I) への依存性と、コンデンサの電荷の電流 - Ф(I) への依存性が決まります。プレート間の電圧 - q は一定になります (U)。

線形要素の顕著な例はです。特定の動作電圧範囲でこのような抵抗を流れる電流は、抵抗の値と抵抗に印加される電圧に線形に依存します。

非線形要素

電気回路の要素について、電流と電圧の依存性、または電圧と電流の依存性、および抵抗 R が一定ではない場合、つまり、電流または印加電圧に応じて変化する場合、そのような要素は非線形と呼ばれます。、したがって、電気回路には少なくとも 1 つの非線形要素が含まれていることがわかります。

非線形素子の電流-電圧特性は、グラフ上ではもはや直線ではありません。たとえば、半導体ダイオードなど、非直線的であり、非対称であることがよくあります。電気回路の非線形要素の場合、オームの法則は適用されません。

この文脈では、白熱灯や電球についてだけではなく、半導体デバイスだけでなく、磁束 Ф と電荷 q がコイル電流またはコンデンサのプレート間の電圧に非線形に関係する非線形のインダクタンスとキャパシタンスについても説明します。したがって、それらの場合、ウェーバーアンペア特性とクーロン電圧特性は非線形となり、表、グラフ、または解析関数によって指定されます。

非線形素子の例としては、白熱灯があります。ランプのフィラメントを流れる電流が増加すると、その温度が上昇し、抵抗が増加します。これは、ランプのフィラメントが一定ではないことを意味します。この要素電気回路は非線形です。

非線形素子は、電流-電圧特性の各点における特定の静抵抗によって特徴付けられます。つまり、グラフ上の各点における各電圧対電流比には、特定の抵抗値が割り当てられます。これは、この点が折れ線グラフ上にあるかのように、横軸 I に対するグラフの角度 α の接線として計算できます。

非線形要素には、いわゆる微分抵抗もあり、これは微小な電圧増加と対応する電流変化の比として表されます。この抵抗は、特定の点における電流電圧特性の接線と水平軸の間の角度の正接として計算できます。

このアプローチにより、単純な非線形回路の最も単純な解析と計算が可能になります。

上の図は、典型的なの電流-電圧特性を示しています。これは座標面の第 1 象限と第 3 象限に位置しており、ダイオードの p-n 接合に正または負の電圧が (一方向または別の方向に) 印加されると、ダイオードの順バイアスまたは逆バイアスが生じることがわかります。ダイオードのpn接合。ダイオードの両端の電圧がいずれかの方向に増加すると、電流は最初はわずかに増加し、次に急激に増加します。このため、ダイオードは制御されていない非線形 2 端子デバイスとして分類されます。

この図は、さまざまな照明条件下での典型的な I-V 特性を示しています。フォトダイオードの主な動作モードは逆バイアスモードで、光束 F が一定の場合、かなり広範囲の動作電圧にわたって電流は実質的に変化しません。これらの条件下では、フォトダイオードを照射する光束の変調により、フォトダイオードを流れる電流も同時に変調されます。したがって、フォトダイオードは制御された非線形 2 端子デバイスです。

これは電流-電圧特性であり、制御電極電流の値に明確に依存していることがわかります。第 1 象限には、サイリスタの動作セクションがあります。第 3 象限では、電流電圧特性の始まりは低い電流と大きな印加電圧です (ロック状態では、サイリスタの抵抗は非常に高くなります)。第 1 象限では、電流は高く、電圧降下は小さく、サイリスタは現在開いています。

閉状態から開状態への移行の瞬間は、制御電極に特定の電流が印加されるときに発生します。開状態から閉状態への切り替えは、サイリスタを流れる電流が減少すると発生します。したがって、サイリスタは、制御された非線形 3 端子ネットワーク (コレクタ電流がベース電流に依存するトランジスタのようなもの) です。

主題: 自動制御の理論

トピック: 非線形要素

1. 非線形要素の分類

非線形依存関係 z = f(x) は、さまざまな基準に従って分類できます。

1. 特性の滑らかさに従って: 滑らか - 特性の任意の点に導関数 dz/dx がある場合、つまり関数が微分可能である場合 (図 1a、b)。区分的線形 - 導関数が第 1 種 (図 2a) または第 2 種 (図 2b) の不連続性を持つ特性。

米。 3

対称性とは: 偶数対称 - 縦軸に関して対称、つまり z(x) = z (- x) (図 4a)。奇数対称 - 原点に関して対称で、z (x) = - z (- x) (図 4b); 対称ではありません (図 4c)。

米。 4

2. 非線形回路

非線形回路は、少なくとも 1 つの非線形要素を含む回路です。非線形要素は、厳密な解析式を持たない非線形特性によって記述され、実験的に決定され、表またはグラフで示されます。

非線形要素は 2 極と多極に分類できます。後者には、3 極 (さまざまな半導体および電子三極管) またはそれ以上 (磁気増幅器、多巻線変圧器、四極管、五極管など) の極が含まれており、それを利用して電気回路に接続されています。多極要素の特徴は、一般的な場合、その特性が入力変数に対する出力特性の依存性を表す特性群によって決定されること、およびその逆の場合も同様です。入力特性は、多数の固定変数に対して構築されます。出力パラメータの 1 つの値、出力パラメータ - 入力パラメータの 1 つの固定値の数。

別の分類基準によれば、非線形要素は慣性要素と非慣性要素に分類できます。慣性要素は、その特性が変数の変化率に依存する要素です。このような要素では、変数の現在値間の関係を決定する静的特性は、変数の瞬時値間の関係を確立する動的特性とは異なります。無慣性要素とは、その特性が変数の変化率に依存しない要素です。このような要素では、静的特性と動的特性は同じです。

特性の種類に応じて、対称特性と非対称特性を持つ非線形要素が区別されます。それを決定する量の方向に依存しない特性は、対称と呼ばれます。座標系の原点に対して対称性を持っています。非対称特性の場合、この条件は満たされません。非線形要素の対称特性の存在により、多くの場合、回路の解析が簡素化され、1 象限内で実行されます。

特性のタイプに応じて、すべての非線形要素を明確な特性とあいまいな特性を持つ要素に分けることもできます。 x の各値が y の 1 つの値に対応し、またその逆の特性は、一義的と呼ばれます。曖昧な特性の場合、一部の x 値が 2 つ以上の y 値に対応する場合や、その逆の場合があります。非線形抵抗器の場合、特性の曖昧さは通常、立ち下がりセクションの存在に関連し、非線形の誘導性および容量性素子の場合はヒステリシスに関連します。

最後に、すべての非線形要素は制御された要素と制御されていない要素に分類できます。制御されていないものとは異なり、制御された非線形要素 (通常は 3 端子および多端子ネットワーク) には、電圧、電流、光束などが変化する制御チャネルが含まれており、その主な特性が変化します (ボルトアンペア、ウェーバーアンペア、またはクーロン電圧)。

構成する非線形素子の種類に応じて非線形回路と呼ばれます。

3. 非線形要素のゲイン

非線形要素を考えてみましょう (図 5)。振幅 – A 0 の高調波信号を非線形要素の入力に適用し、出力信号の最初の高調波を決定してみましょう。

この場合、入力信号と出力信号に対して次の関係を書くことができます。

(1)

ここで: - ベクトルモジュール; - ベクトル引数。

非線形要素の複素透過係数と呼ばれる非線形要素の特性を考えてみましょう。この特性は、線形部分の複素透過係数と同様に複素平面で構築できます。この場合、特性は信号の周波数に依存し、振幅には依存しません。特性 - 非線形要素には慣性がないため、入力信号の振幅に依存し、周波数には依存しません。単一値特性の場合、その値は実数であり、多値特性の場合、値は複素数です。

最も典型的な非線形要素の複素透過係数を構築する例を考えてみましょう - 。

1. 「リミテッドアンプ」タイプの非線形素子。リンクの特性を図に示します。 6. 似たような特徴があるさまざまな種類大入力信号の領域におけるオートメーション要素（電子、磁気、空気圧、油圧など）の増幅と作動。

入力アクションの振幅が a より小さい場合、これは通常の線形慣性のないリンクであり、ゲイン k は一定値です。非線形素子の特性は対称であるため、入力と出力間の位相ずれはゼロです。振幅が増加すると、ゲインは減少します。非線形システムを研究するためのいくつかの方法では、非線形要素の逆複素伝達係数 (-1/) の特性を使用します。この特性を図に示します。 6.

入出力信号の高調波間に位相ずれがないため、特性は実軸と一致します。

「デッドゾーン」タイプの非線形要素。リンクの特性を図に示します。 7. 小入力信号の分野におけるさまざまなタイプのアンプは同様の特性を持っています。

米。 7

入力信号の振幅が ± a の範囲内にある場合、出力信号はゼロになります。それ以外の場合、入力高調波のピークが現れるため、出力信号はゼロではありません。位相ずれはありません。入力信号の振幅が大きい場合、ゲインは一定の値になります。つまり、非線形性は出力信号に大きな影響を与えません。

3. 「ヒステリシスなし3位置リレー」タイプの非線形要素です。リンクの特性を図8に示します。この特性は、フィードバックを備えたリレーシステムに固有のものです。

特性が明確であるため、位相ずれはありません。入力信号の振幅が®¥の場合、出力信号は一連のパルスになります。振幅が小さい場合と大きい場合、係数 k は小さくなります。

米。 8

4. 「リレー特性」タイプの非線形要素。リンクの特性を(図9)に示します。

5. 「バックラッシュ・クリアランス」タイプの非線形要素。この特徴

非線形要素を図に示します。 10.

非線形要素のモデル。非線形要素のモデルは、回路にオペアンプを (入力または入力に) 含めることによって実装できます。フィードバック) 非線形二端子ネットワーク。 2 端子ネットワークの特性とその接続方法に応じて、任意の非線形依存性を実現できます (図 11a、b、c)。

米。 11

非線形リンクのモデルは、コンピュータ上で自動制御システムをモデル化する際に広く使用されています。

文学

1. アタベコフ G.I.、ティモフェエフ A.B.、クパリャン S.D.、フクリコフ S.S. 理論的基礎電気工学 (TOE)。非線形電気回路。電磁場。第5版出版社: LAN、2005. – 432 p.

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5. 自動調整と制御の理論に関する問題集 / V. A. Besekersky 編集。 - M.: 科学、1978 年。

非線形電気素子 (NE) 回路は、そのパラメータが電圧、電流、磁束、その他の量に依存する要素です。電気回路で表現される物体のパラメータはほとんどの場合非線形ですが、その非線形性の発現度合いが小さければ線形とみなされます。非線形性が無視できない場合には、素子の実際の特性を考慮して回路内のプロセスの解析が行われます。

現在、非線形要素は非常に普及しています。彼らの助けを借りて、線形オブジェクトに基づいて根本的に解決できない問題が解決されます。これらには、矯正などの作業が含まれます。交流、電流および電圧の安定化、信号形状変換、増幅など。

線形電気回路を研究する場合、電磁プロセスの解析には、、の 3 つの主要なパラメータが使用されることがわかりました。線形要素の場合、これらの比率は一定ですが、非線形要素の場合、比率は電流または電圧に依存します。

非線形抵抗器は、電流-電圧特性によって特徴付けられます。インダクタンス - ウェーバーアンプ、およびキャパシタンス - クーロンボルト。これらの特性は、表、グラフ、または分析関数の形式で指定できます。

非線形抵抗器は技術的に最も広く使用されているため、今後は電流電圧特性 (VC) に焦点を当てますが、説明したすべての原理と解析方法は、非線形インダクタンスとキャパシタンスを含む回路にも使用できます。

図aは、半導体ダイオードの電流-電圧特性を示しています。第 1 象限と第 3 象限に分岐があり、順バイアス特性と逆バイアス特性と呼ばれる、印加電圧の正負の方向に対応します。ダイオードの両端の電圧が両方向に増加すると、電流は最初はほとんど増加しませんが、その後急激に増加します。この商品は以下のものに属します 制御不能な 非線形 バイポーラ .

図 b は、さまざまな照度レベルでのフォトダイオードの特性を示しています。フォトダイオードの主な動作モードは逆バイアスモードです。このモードでは、一定の光束 (F) で、電流は広い電圧範囲にわたって実質的に変化しません。フォトダイオードを照射する光束を変調すると、流れる電流が変調されます。したがって、フォトダイオードは、 管理可能な 非線形 二端末ネットワーク

3 番目の NE の電流電圧特性を図に示します。の中にあるのはサイリスタです。これは制御された NE です。その電流電圧特性は制御電流の大きさに依存します。特性の作業領域は第 1 象限です。特性の最初の部分は、高電圧での低電流に対応します。高抵抗または閉状態、そして最後のもの - 低電圧での高電流（低抵抗または開状態）。閉状態から開状態への遷移は、対応する電流が制御入力に印加されると発生します。逆転移は、流れる電流が減少すると起こります。

制御されるもう 1 つの NE は、半導体トランジスタです (図 d)。順方向バイアスで動作し、そこを流れる電流はベース電流の大きさに依存します。

サイリスタとトランジスタがグループに属します 管理された 非線形 三端末ネットワーク 、なぜなら電気回路には3つのポイントが含まれています。したがって、制御された 3 端子ネットワークを備えた回路を解析する場合、デバイスの任意の共通点に対して少なくとも 2 つのグループの電流-電圧特性が必要です。

回路が一定の EMF と電圧の影響を受ける場合、回路内の直流電流の値は抵抗と導電率によって決まります。 G回路要素、つまりこれらのパラメータは基本的なものです。キャパシタンスとインダクタンスについては、非線形 DC 回路の場合、問題を決定する場合にのみ役割を果たします。持続可能性そのような回路における体制。しかし、交流回路であっても、多くの非線形要素にとって、その抵抗と導電率は最も重要です。これに関連して、このような非線形要素とその主なパラメータが抵抗と導電率であるその特性について検討します。

一定の抵抗を特徴とする素子の場合、電流電圧特性は直線になります (図 9.1)。

非線形要素の特性は通常次のように分類されます。静的と動的。静的とは、電流または電圧の非常に遅い (無限に遅い) 変化によって得られる特性を指します。動的特性は、電圧と電流が急速に変化するときの関係を示します。これらの特性は、熱慣性などにより静的な特性とは異なる場合があります。

静的抵抗と動的抵抗、および静的導電率と動的導電率の概念があります。静電気抵抗下（ R c) 特定の電流に対して、静特性に従って指定された電流に対応する電圧と、この電流の値の比が呼び出されます (図 9.2)。静電気抵抗の逆数を静電気伝導率といいます。

, υ、a –電圧と電流のスケール。

動的抵抗下 ( R e) 動的特性の特定の点で、次のように呼ばれます。派生関数動的特性の指定された点における電圧対電流。動的抵抗の逆数は動的導電率と呼ばれます( G d)。動的特性を静的特性と一致させます。次に、動的抵抗は、次のように指定された静特性から決定できます。

どこ β – 横軸に対する動的特性の接線の傾斜角。

指定されたすべてのパラメータ Rセント、 R d、点から点へ変化する、つまり電流に依存します。受動素子の場合、つまりエネルギー源を含まない、常に R c > 0, G c > 0ですが R d 、G d は、特性の上昇部分にある点についてのみ正となり、下降部分の点については負になります (図 9.3)。

9.2. 一部の非線形素子の電流電圧特性

1. 半導体ダイオードの電流電圧特性を図に示します。 9.4.

2. 高電圧技術では、セラミック材料であるサーライトで作られたサーライト非線形素子が使用されます。ティライトの特徴は次のとおりです（図9.5）

タイライトの抵抗は電圧の増加とともに減少します。導電性が高まります。この導電率の電圧依存性により、発電所や変電所の変圧器などの高電圧設備を保護するためにスリーライト要素を使用することが可能になります。過電圧から。いわゆるサーライトアレスタ (T) (図 9.6) を取り付け、スパークギャップを横切って保護された設備と並列に接続します (図 9.6)。 N) 高電圧交流 (HV) ラインとアースの間にあります。

定格電圧では、スパークギャップは破壊されず、スパークギャップに電流は流れません。定格電圧を超えると、火花ギャップが突き抜けて大電流が流れます。電圧が増加すると、その抵抗は急激に低下します。その結果、ライン (VN) は 3 つのスパークギャップ (T) に放電され、ラインの電圧が低下します。この場合、スパークギャップの抵抗が増加し、そこを流れる電流が減少します。電流が急激に減少すると、スパークギャップ内の放電が停止し、その結果、スパークギャップ回路内の電流が停止します。

3. 電気回路の非線形要素である電気アークは、実用上非常に重要です。図では、図 9.7 は、炭素電極間の大気圧の空気中で燃焼する電気アークを概略的に示しています。

電子を放出するカソード (K) の活性部分 ē 、温度は〜3000°Cです。電子が衝突する陽極の部分 A ē 、温度は〜4000℃です。アクティブ部分 K と A の間にはアーク D 自体があり、その温度は約 5000°C です。アーク領域では、ガスはイオン化状態にあり、主な電流キャリアは次のとおりです。 ē .

現在、電気アークはスポットライトや投影装置の光源として使用されています。冶金学では、アーク炉で強力なアークが使用されます。電気アーク溶接は広く普及しています。

電気アークには、非線形特性、図に示されています。 9.8。

電流が増加すると、アーク電圧が低下することがわかります。

9.3. 受動非線形を使用した簡単な回路の計算

要素

グラフによる計算方法。

A) シリアル接続非線形要素。

非線形要素の特性をグラフで表すと図のようになります。 9.10。

でこの場合キルヒホッフの法則によれば、、と書くことができます。

したがって、特性の縦軸とを加算することにより、特性が求められます。この特性があるため、電流を見つけることは難しくありません。私,あなた 1 ,あなたどのモードでも 2 .

たとえば、電圧の場合う=う*(図9.10)。

この方法は、任意の数の非線形要素と線形要素が直列に接続されている場合に拡張できます。