Электрическое состояние нелинейных цепей описывается на основании законов Кирхгофа, которые имеют общий характер. При этом следует помнить, что для нелинейных цепей принцип наложения не применим
методы:
- графическими;
- аналитическими;
- графо-аналитическими;
- итерационными.
Графические методы расчета
При использовании этих методов задача решается путем графических построений на плоскости. при расчете различают цепи с последовательным, параллельным и смешанным соединениями.
а) Цепи с последовательным соединением резистивных элементов.
При последовательном соединении нелинейных резисторов в качестве общего аргумента принимается ток, протекающий через последовательно соединенные элементы. По заданным ВАХ отдельных резисторов в системе декартовых координат
строится результирующая зависимость
. Затем на оси напряжений откладывается точка, соответствующая в выбранном масштабе заданной величине напряжения на входе цепи, из которой восстанавливается перпендикуляр до пересечения с зависимостью
. Из точки пересечения перпендикуляра с кривой
опускается ортогональ на ось токов – полученная точка соответствует искомому току в цепи, по найденному значению которого с использованием зависимостей
определяются напряжения
на отдельных резистивных элементах.
Графическое решение для последовательной нелинейной цепи с двумя резистивными элементами может быть проведено и другим методом – методом пересечений. В этом случае один из нелинейных резисторов, например, с ВАХ на рис.,а, считается внутренним сопротивлением источника с ЭДС Е, а другой – нагрузкой. Тогда на основании соотношения
точка а (рис. 3) пересечения кривых
и
определяет режим работы цепи.
б) Цепи с параллельным соединением резистивных элементов.
При параллельном соединении нелинейных резисторов в качестве общего аргумента принимается напряжение, приложенное к параллельно соединенным элементам
в) Цепи с последовательно-параллельным (смешанным) соединением резистивных элементов.
Исходная схема сводится к цепи с последовательным соединением резисторов, для чего строится результирующая ВАХ параллельно соединенных элементов, как это показано в пункте б).
Проводится расчет полученной схемы с последовательным соединением резистивных элементов на основании которого затем определяются токи в исходных параллельных ветвях.
Метод двух узлов
Для цепей, содержащих два узла или сводящихся к таковым, можно применять метод двух узлов. При полностью графическом способе реализации метода он заключается в следующем:Строятся графики зависимостей токов во всех i-х ветвях в функции общей величины – напряжения
между узлами m и n, для чего каждая из исходных кривых
смещается вдоль оси напряжений параллельно самой себе, чтобы ее начало находилось в точке, соответствующей ЭДС
в i-й ветви, а затем зеркально отражается относительно перпендикуляра, восстановленного в этой точке.
Определяется, в какой точке графически реализуется первый закон Кирхгофа . Соответствующие данной точке токи являются решением задачи.