73537

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ НА ЦЕПЬ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Лекция

Физика

На этом же рисунке показана форма тока в цепи с нелинейным элементом it. Из-за нелинейности вольт-амперной характеристики формы напряжения и тока оказываются различными. Воздействие гармонического сигнала на нелинейный элемент спектра тока...

Русский

2014-12-17

371.5 KB

7 чел.

2.8 ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ НА ЦЕПЬ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Пусть на нелинейный элемент с вольт-амперной характеристикой i = F(u) подаются гармоническое напряжение сигнала u(t) = Umcoswt и постоянное напряжение смещения U0, которое определяет положение рабочей точки на характеристике, рисунок 13.1. На этом же рисунке показана форма тока в цепи с нелинейным элементом i(t). Из-за нелинейности вольт-амперной характеристики формы напряжения и тока оказываются различными.

Ток i(t) имеет несинусоидальную форму, т. е. не является гармоническим колебанием. В нелинейном элементе возникают новые частоты колебаний и поэтому состав

Рисунок 13.1 - Воздействие гармонического сигнала на нелинейный элемент

спектра тока i(t) = F(U0 + Umcoswt) отличается от состава спектра напряжения u(t).

Так как функция i(t) является периодической с периодом T = 2p¤w, она может быть представлена рядом Фурье (1):

                                                                                                            (1)

Это значит, что ток в нелинейном элементе складывается из постоянной составляющей и бесконечного числа гармоник с частотами w, 2w, 3w,…

Обычно задача анализа заключается в спектральной оценке состава тока, т. е. в нахождении амплитуд спектральных составляющих I0, Im1, Im2, …, Imk, ... в зависимости от постоянного напряжения смещения U0 и амплитуды переменного напряжения Um.

Спектральный состав тока при степенной аппроксимации. Для определения амплитуд гармоник тока подставим выражение для напряжения, приложенного к нелинейному элементу u(t) = U0 + Umcoswt, в формулу полинома, используемого для степенной аппроксимации в окрестности рабочей точки U0:

                (2)

В результате получим

            (3)        

Воспользовавшись известными тригонометрическими формулами

                      (4)

запишем выражение для тока, сгруппировав отдельно все постоянные составляющие, все члены с косинусами, все члены с косинусами удвоенного аргумента и т. п. в следующей форме:

 (5)

В более компактном виде формула (5) выглядит так:

                                        (6)

где значения амплитуд спектральных составляющих I0, Im1, Im2, ... определяются выражениями, заключенными в формуле (5) в скобки.

Спектральный состав тока при кусочно-линейной аппроксимации. На рисунке 13.2 показана форма тока в цепи с нелинейным элементом при кусочно-линейной аппроксимации его характеристики функцией

                                                                                                     (7)

когда на вход подается напряжение u = U0 + Umcoswt.

 Рисунок 13.2 - Воздействие гармонического сигнала большой амплитуды на нелинейный элемент

График тока имеет характерный вид косинусоидальных импульсов с отсечкой. Половина той части периода, в течение которой протекает ток, называется углом отсечки. На рисунке 13.2  угол отсечки обозначен J и показан как на графике тока, так и на графике напряжения. Измеряется угол отсечки в радианах или градусах.

При .                           (8)

Последнее равенство  позволяет определить угол отсечки:

                                (9)

Ток на интервале -J £ wt £ J отличен от нуля и определяется из формулы (7) подстановкой напряжения u(t) = U0 + Umcoswt и напряжения Uотс = U0 + UmcosJ. В результате получаем:

                                                                                     (10)

Периодическую последовательность импульсов тока можно разложить в ряд Фурье. Поскольку эта последовательность является четной функцией переменной wt, ряд Фурье будет содержать помимо постоянной составляющей только косинусоидальные гармонические составляющие:

                                               (11)

Постоянная составляющая и амплитуды гармоник ряда находятся как коэффициенты ряда Фурье.

В общем, амплитуды спектральных составляющих тока рассчитывают:

                                                         (12)

где gk(J) - функция Берга - справочные данные для расчёта Imk. 

Чтобы получить максимальные амплитуды гармоник, выбирают J = 180/k, так как при таких углах отсечки интегральные выражения принимают максимальные значения.

Воздействие суммы гармонических колебаний на цепь с нелинейным элементом


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7298. Основи правового регулювання працевлаштування і зайнятості населення 141 KB
  Основи правового регулювання працевлаштування і зайнятості населення. Поняття зайнятості населення. Правове регулювання працевлаштування громадян України Вирішення соціальних та економічних проблем, які в сучасних умовах стоять перед Україною, з...
7299. Ділова зустріч. Умови ефективної ділової зустрічі 68 KB
  Тема: Ділова зустріч План Характеристика ділової зустрічі. Протокол ділової зустрічі. Умови ефективної ділової зустрічі. Щоб ефективно провести ділову зустріч, до неї потрібно серйозно підготуватись, продумавши все до дрібниць. Про...
7300. Мікроекономічна модель підприємства. виробнича функція 165.5 KB
  Мікроекономічна модель підприємства. виробнича функція План: Підприємство як виробнича система. Фактори виробництва та їх класифікація. Поняття i параметри виробничої функції Виробництво - це процес використання ресурсів для виготовлення ...
7301. Оздоровлення повітряного середовища 49 KB
  Оздоровлення повітряного середовища Метеорологічні умови в робочій зоні приміщень Робоча зона - це простір висотою 2 м над рівнем робочої поверхні. Метеоумови в робочій зоні приміщення визначаються ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические...
7302. Технологія приготування напівфабрикатів для тортів та тістечок 77 KB
  Технологія приготування напівфабрикатів для тортів та тістечок Бісквітне тісто Бісквіт Буше Бісквіт основний Бісквіт з наповнювачем Бісквіт для рулету Вихід готової продукції. Види браку бісквітних напівф...
7303. Основні поняття організаційного бизнес-моделювання. Місія компанії, дерево цілей і стратегії їх досягнення 239 KB
  Тема: Основні поняття організаційного бизнес-моделювання. Місія компанії, дерево цілей і стратегії їх досягнення. План: Статичний опис компанії: бізнес-потенціал компанії, функціонал компанії, зони відповідальності менеджменту. Динамічни...
7304. Основи генетики людини. Методи вивчення спадковості. Біологоія індивідуального розвитку. Молекулярно-генетичні механізми онтогенезу. Патологічні порушення онтогенезу людини. 44.5 KB
  Тема: Основи генетики людини. Методи вивчення спадковості. Біологоія індивідуального розвитку. Молекулярно-генетичні механізми онтогенезу. Патологічні порушення онтогенезу людини. План Генетика людини. Сучасні методи генетичних дослі...
7305. Функції мови як поліфункціональної системи 115.5 KB
  Функції мови Комунікативна функція Когнітивна функція Кумулятивна функція. Номінативна. Регулятивна. Фатична. Емотивна. Метамовна. Естетична. Етнічна. Магічна. Мова - поліфункціональна система, що має справу з ін...
7306. Виробництво магнезитових в’яжучих матеріалів та виробів на їх основі 46 KB
  Виробництво магнезитових вяжучих матеріалів та виробів на їх основі План заняття Магнезитові в’яжучи - каустичний магнезит. Виробництво каустичного доломіту. Ключові слова та терміни каустичний магнезит кауст...