Построение эквивалентной ВАХ основано на следующих особенностях параллельного соединения элементов (рис. 15):
ü падения напряжений на каждой ветви параллельного соединения элементов равны друг другу и равны общему напряжению, приложенному к такой цепи;
ü общий ток во всей цепи равен сумме токов и в каждой ветви в отдельности:
Из сказанного следует, что при любом произвольно взятом напряжении соответствующая точка эквивалентной ВАХ находится суммированием ординат точек исходных ВАХ и , определённых при том же .
Данная особенность позволяет следующим образом построить эквивалентную ВАХ (рис. 17). Задаются несколькими произвольно взятыми значениями напряжения ( по оси абсцисс на рис. 17). По исходным ВАХ и находят соответствующие каждому напряжению токи и . Суммированием и определяют ординаты точек , лежащих на эквивалентной ВАХ. Их абсциссы заданы произвольно выбранными напряжениями . Соединяя плавной линией полученные точки получают график эквивалентной ВАХ .
Теперь, зная, например, что по эквивалентной ВАХ определяют напряжение приложенное к цепи , а затем по исходным данным ВАХ и находят точки, протекающие через каждый элемент . Таким образом, производится расчёт параметров режима работы цепи с параллельным соединением нелинейных резистивных элементов.
В случае, если цепь содержит нелинейных элементов, соединённых последовательно или параллельно, то расчёт производится аналогично рассмотренным случаям. При этом построение эквивалентной ВАХ производится суммированием точек всех исходных ВАХ, соответственно, по напряжению или по току. В более сложных электрических цепях, например, при смешанном соединении нелинейных элементов эквивалентную ВАХ строят поэтапно.
Выделяют в схеме те элементы, которые соединены последовательно или параллельно и начинают расчёт с построения эквивалентной ВАХ для этих элементов. В качестве примера рассмотрим расчёт цепи, схема которой приведена на рис. 18, а исходные ВАХ нелинейных элементов и - на рис. 19. В схеме (рис. 18) можно выделить только элементы и , которые соединены последовательно. Других комбинаций элементов с простейшим соединением в схеме нет. Поэтому построение ВАХ эквивалентной такому соединению элементов (рис. 18) начинают с построения промежуточной эквивалентной ВАХ. Эту ВАХ получают указанным выше способом, суммируя абсциссы точек исходных ВАХ и . Построение эквивалентной ВАХ схематично означает, что последовательное соединение элементов и эквивалентно заменяется одним элементом , который имеет ВАХ (рис. 19).
Рассматривая вновь полученную схему (рис. 20), видим, что в ней элементы и соединены параллельно. Т. е. можно построить эквивалентную ВАХ для такого соединения, используя графики и , как исходные. Построение проводим, указанным выше способом, суммируя ординаты исходных ВАХ. В результате получаем график . Такое построение схематично означает, что параллельное соединение элементов и эквивалентно заменяется одним элементом (рис. 21), имеющим ВАХ .
Т. о. путём указанного поэтапного построения промежуточных ВАХ построена общая ВАХ всей цепи .
Теперь, при заданном общем токе, например,
,
определяем общее падение напряжения
по ВАХ (рис. 19).
Это напряжение приложено к элементу и к общим элементам и , следовательно, используя
ВАХ и
определяем токи
.
Ток, протекающий через и один и тот же и равен , поскольку они соединены последовательно. Используя значение , определяем по
ВАХ и
значения напряжений на и , .
Т. о. используя графические построения, рассчитали параметры режима работы данной цепи
Аналогичным образом проводится расчёт смешанных соединений другой конфигурации.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с измерительными приборами, необходимыми для выполнения работы и записать их технические данные в таблицу (рис. 26).
2. Собрать электрическую цепь по схеме №1 (рис. 22) для снятия вольтамперной характеристики лампы накаливания. Измерить ток при напряжениях, указанных в таблице (рис. 26). Результаты записать в таблицу для схемы №1.
3. Собрать электрическую цепь по схеме №2 (рис. 23) для снятия ВАХ бареттера (стабилизатора тока). Измерения производить при тех же напряжениях, что и для лампы накаливания. Результаты измерения записать в таблицу для схемы №2.
4. Собрать электрическую цепь по схеме №3 (рис. 24) для снятия ВАХ при последовательном соединении лампы и бареттера. Измерить ток при варьировании напряжения (таблица 1).
5. Собрать электрическую цепь по схеме №4 (рис. 25) для снятия ВАХ при параллельном соединении лампы и бареттера. Измерить ток при варьировании напряжения (таблица 1).
6. По результатам измерений построить в одной системе координат и в одинаковом масштабе ВАХ для схем №1, 2, 3, 4.
6.1 По оси абсцисс системы координат откладывать величины напряжения, по оси ординат – величины тока, указав масштабы по току и по напряжению.
6.2 При построении ВАХ руководствоваться общими положениями при построении графических зависимостей (см. Введение).
6.3 Отметить на каждом графике ВАХ, к какой схеме он относится (схема №1, 2, 3, 4).
7. Используя ВАХ лампы накаливания и бареттера, графически построить результирующие эквивалентные ВАХ для последовательного и параллельного соединения этих элементов.
7.1 Построение проводить в той же системе координат, что и по п. 6.
7.2 Графики выделить цветом от построенных по измеренным данным.
7.3 Отметить на каждом графике для какого соединения элементов он построен («параллельное», «последовательное»).
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. А.С. Касаткин, М.В. Немцов. Электротехника: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. (подразделы 1.20; 1.21).
2. Общая электротехника: Учебное пособие для ВУЗов/Под ред. А. Т. Блекина.- Л.: Энергоатомиздат, 1986 (подразделы 1.7).
3. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Энергоатомиздат, 1985 (подраздел 1.15).
4. Электротехника: Учебное пособие для студентов неэлектрических специальностей ВУЗов/Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985 (подразделы 5.1; 5.2).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис. 2
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
Рис. 10
Рис. 11
Рис. 12
Рис. 13
Рис. 14
Рис. 15
Рис. 16
Рис. 17
Рис. 18
Рис. 19
Рис. 20
Рис. 21
Рис. 22
Рис. 23
Рис. 24
Рис. 25
Таблица 1. Результаты измерений токов
|
Величина напряжения В№схемы |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
|
Схема №1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема №2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема №3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема №4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2
