Ma’ruza №5 Uch fazali elektr zanjirlarida yuqori garmonikalar

Маъруза №13

Nochiziqli elektr zanjirlar nazariyasi

Umumiy ma'lumotlar

Chiziqli elektr zanjirlarini tahlil qilishda shu paytgacha ular elementlarining parametrlari - rezistor qarshiligi R, g'altak induktivligi L, kondensator sig'imi C o'zgarmas bo'lib, zanjirdagi tok va kuchlanishlarga bog'liq emas, ya'ni ular chiziqli VAX ga ega deb hisoblandi. Lekin bu holat zanjirdagi haqiqiy jarayonni ideallashtirishdir. Ko'pchilik hollarda elektr zanjirlardagi elementlar VAXsi nochiziq bo'lib, ularning parametrlari tok va kuchlanishlarning qiymatlari va yo'nalishlariga bog'liq bo'ladi. Bunday elementlar, kitobning birinchi bobida qayd etib o'tganimizdek, nochiziq elementlar, tarkibida hech bo'lmaganda bitta nochiziq elementi bo'lgan zanjirlar esa nochiziq zanjirlar deb ataladi.

Nochiziq zanjirlar energetika, avtomatika, radiotexnika, elektronika, elektr aloqa va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Bunday zanjirlardagi jarayonlarni tahlil qilish chiziqli zanjirlardagi jarayonlarni tahlilidan ancha murakkabdir. Chunki, nochiziq zanjirlar o'zgaruvchan koeffitsiyentli tenglamalar bilan ifodalanadi.

Qarshilik, induktivlik va sig'im tegishli elementdagi elektr va magnit maydonlarining element yasalgan material bilan o'zaro ta'sirini miqdor jihatdan tavsiflaydi. Masalan, l_E uzunlikdagi va S_E kesimli to'g'ri chiziqli o'tkazgichning qarshiligi , kesimli va uzunlikli toroidal magnit o'tkazgichga o'ralgan va o'ramlar soni w ga teng bo'lgan g'altakning induktivligi , yupqa plastinalarining yuzasi S, ular orasidagi masofa d bo'lgan kondensator sig'imi formulalar bilan aniqlanadi.

Ko'pchilik elektrotexnika materiallarida va bog'lanishlar nochiziq funksiya ko'rinishida bo'ladi va shuning uchun ham bu materiallar asosida yasalgan rezistorlar, induktiv g'altaklar va kondensatorlar nochiziqlik xossalariga ega bo'ladi.

Nochiziq elementlar nochiziq rezistor, nochiziq induktiv g'altak va nochiziq kondensatorlarga bo'linadi.

Odatda nochiziq elementlar ikkita katta guruhga ajratiladi: boshqarilmaydigan (nochiziq ikkiqutbliklar) va boshqariladigan (nochiziq ikki-, uch-, to'rt- yoki ko'pqutbliklar). Birinchi guruh nochiziq elementlarga rezistor, diod, cho'g'lanma lampa, termoqarshilik, elektr yoyi, ferromagnit o'zakli induktiv g'altak, baretter, gazotron, stabilitron va boshqalar kiradi. Ikkinchi guruh nochiziq elementlarga bir nechta kirish qismalari bo'lgan va ulardan kamida bittasi boshqarish maqsadida foydalaniladigan elementlar kiradi. Bularga tranzistor, tiristor, radiolampa va boshqalar misol bo'la oladi.

Nochiziq elementlar xossalarini ularning VAXlari yordamida tahlil etish qulay hisoblanadi. VAX bir qiymatli va ko'p qiymatli bo'lishi mumkin. Bir qiymatli VAXlarda argument (masalan, tok) ning har bir qiymatiga funksiya (masalan, kuchlanish) ning faqat bitta qiymati mos keladi. Ko'p qiymatli VAXlarda esa argumentning bir qiymatiga funksiyaning bir nechta qiymatlari mos keladi. Masalan, gisterezis sirtmog'i ko'p qiymatli VAX lar guruhiga kiradi.

Nochiziq elementlar VAXsining ko'rinishiga ko'ra simmetrik va nosimmetrik VAXli elementlarga bo'linadi. Simmetrik VAXli nochiziq elementlarda xarakteristika elementdagi tok va kuchlanishning ishorasiga bog'liq bo'lmaydi (6.1-rasmdagi 1-egri chiziq). Bunday elementlarga cho'g'lanma lampa, termorezistor, ferromagnit o'zakli g'altak va boshqalar kiradi. Nosimmetrik VAXli nochiziq elementlarda xarakteristikaning ko'rinishi undan o'tayotgan tokning yo'nalishiga va qismalardagi kuchlanish ishoralariga bog'liq bo'ladi (6.1-rasmdagi 2-egri chiziq). Bunday elementlarga diod, stabilitron, dinistor va boshqalar kiradi.

A gar nochiziq element VAXsining ma'lum qismida yoki bo'lsa, u holda bunday element nobarqaror VAXli element deb ataladi. Ularning VAXsi N yoki S harfini eslatadi. Masalan, tunnel diod VAXsining ning shakli N harfiga o'xshash bo'lganligi uchun u N turdagi nochiziq qarshilik deb ataladi.

Amaliyotda ko'p qo'llaniladigan

6.1-rasm nochiziq rezistorlar quyida keltirilgan:

Varikap - p-n o'tishga asoslangan sig'imli yarim o'tkazgich element.

Varikond - segnetoelektrik kondensator bo'lib, sig'im elementi sifatida foydalaniladi.

Varistor - tirit yoki vilit korborund qarshilik kukunsimon kvars zarrachalardan, koks va grafitdan disk yoki trubka shaklida yasaladi. Nochiziqlik xususiyati kristallarni yarim o'tkazgichli qobig' bilan qoplash natijasida paydo bo'ladi. Kuchlanish o'zgarishiga ta'sir etuvchi birlamchi o'zgartkich sifatida qo'llaniladi.

6.2-rasm

Stabilitron - p-n o'tish qalinligi kichik bo'lgan yarim o'tkazgichli diod (6.2-rasm, a). Kuchlanishni me'yorlash (stabillash)da qo'llaniladi.

Termorezistor (termistor) - metall (karbid, sul fid, marganes va nikel) oksidlaridan tayyorlanadigan va qarshiligi harorat ta'sirida o'zgaradigan rezistor (6.2 - rasm, b).

Yarim o'tkazgichli diod - germaniy yoki kremniy asosida tayyorlangan p-n o'tishli yarim o'tkazgich element (6.2 - rasm, v).

To'g'rilagich va invertor sxemalarida, hisoblash texnikasida va boshqa qurilmalarda keng qo'llaniladi.

Tunnel diod - tarkibida katta miqdorda aralashma bo'lgan va o'tish qalinligi nihoyatda yupqa bo'lgan yarim o'tkazgichli kristall (6.2-rasm, g). Differensial qarshiligi manfiy bo'lgan rele effektli element sifatida qo'llaniladi.

Tranzistor - tokni bir tomonga o'tkazuvchi ikkita elektron teshik (p-n(n-p)) o'tishli va uchta qutbli yarim o'tkazgich element (6.2 - rasm, d). Kuchaytirgich, elektron kalit va boshqa sxemalarda keng qo'llaniladi.

Dinistor - to'rt qatlamli elektron - teshik (p-n- p-n) o'tishli kremniyli yarim o'tkazgichli ventil (6.2 - rasm, e). Diskret avtomatika va impuls texnikasida keng foydalaniladi.

Tiristor - uchta elektron - teshik o'tishga ega bo'lgan boshqariluvchi uch qutbli yarim o'tkazgichli ventil (6.2 - rasm, j). U invertorlar va elektr yuritmalarda qo'llaniladi.

Nochiziq rezistorlar VAXdan tashqari statik va dinamik qarshiliklari bilan tavsiflanadi.

N ochiziq rezistorni 6.3-rasmda keltirilgan VAXsini ko'rib chiqaylik. Elementning ish rejimi VAXning A nuqtasiga to'g'ri kelsin, deylik. Nochiziq rezistordagi kuchlanishni undan o'tayotgan tokka nisbati statik qarshilik deb ataladi:

bu yerda - qarshilik masshtabi.

6.3 - rasmdan ko'rinib turibdiki, statik qarshilik A nuqtani koordinata boshi bilan

tutashtiruvchi to'g'ri chiziq va tok o'qi

6.3 - rasm orasidagi  burchak tangensiga to'g'ri

proporsional. Nochiziq rezistordagi kuchlanish orttirmasini undan o'tayotgan tok orttirmasiga nisbatining tok orttirmasi nolga intilgandagi limiti dinamik qarshilik deb ataladi, ya'ni:

Dinamik qarshilik R_d VAX A nuqtasiga o'tkazilgan urinmaning tok o'qi bilan hosil qilgan  burchagining tangensiga to'g'ri proporsional. U nochiziq elementning kuchlanish yoki tok kichik o'zgarishidagi holatini tavsiflaydi. Shuni ta'kidlash joizki, chiziqli VAXli elementda