Referat electrotehnică - circuite neliniare

CIRCUITE ELECTRICE NELINIARE

1. GENERALITĂŢI

Elementele de circuit liniare sunt acele elemente ale căror parametri sunt independenţi de curenţii care le străbat sau de tensiunea aplicată la borne. În cazul elementelor liniare caracteristica acestor elemente (dependenţa tensiunii la borne de curent) este liniară deoarece ea reprezintă grafic relaţia U = RI care este ecuaţia unei drepte trecând prin origine, dacă R nu depinde de valorile U sau I (fig.1.a).

În practică, în instalaţiile electrotehnice, se utilizează numeroase aparate (generatoare şi convertizoare de curent electric - destinate producerii, respectiv transformării curentului electric, din curent alternativ în curent continuu -,amplificatoare de energie electromagnetică - în care variaţii mici de energie electromagnetică determină variaţii importante de energie electromagnetică în circuitul comandat -, etc.). În toate aceste aparate se utilizează rezistori cu rezistivitate variabilă, bobine cu miez feromagnetic, condensatori cu dielectric de permitivitate variabilă, diode semiconductoare, tranzistori, etc., care au o caracteristică curent-tensiune i(t) = f[u(t)], neliniară (de ex. cea prezentată în fig.1.b).

Particularitatea cea mai importantă a funcţionării, în regim periodic, a elementelor neliniare de circuit este aceea că tensiunea şi curentul lor nu pot fi ambele simultan funcţii sinusoidale de timp.

În cele ce urmează se prezintă câteva exemple de dispozitive cu caracteristică neliniară mai des întâlnite.

2. EXEMPLE DE CIRCUITE NELINIARE

2.1. CIRCUITE AVÂND REZISTENŢE NELINIARE

2.1.1. TUBUL STABILIZATOR DE CURENT

Construit dintr-un filament de fier aflat în interiorul unui balon de sticlă umplut cu hidrogen, serveşte la stabilizarea curentului unui receptor faţa de care este legat în serie (fig. 2.a).

Caracteristica U = f(I) a tubului baretor se indică în fig.2.b. Se observă că

baretorul menţine curentul constant, la valoarea In atunci când tensiunea variază între limitele U1÷U2.

2.1.2. TUBUL STABILIZATOR DE TENSIUNE

Pentru stabilizarea tensiunii aplicate la bornele unui receptor se utilizează tuburile cu descărcare luminiscentă (tubul cu neon). Aceste tuburi conţin în interior doi electrozi metalici, aflaţi într-o atmosferă de gaz inert la presiune scăzută. Caracteristica, precum şi simbolul unui asemenea tub, se indică în fig.3.

La creşterea tensiunii aplicate tubului creşte puţin curentul provenit din transportul sarcinilor libere (existente în număr mic în tub) de la un electrod la altul. La o anumită tensiune Ua apare fenomenul descărcării luminiscente, caracterizat prin creşterea bruscă a curentului în tub.

Curentul de descărcare se datorează fenomenului de ionizare a atomilor gazului inert, prin ciocnirea lor de către particulele libere cu sarcină, accelerate sub acţiunea tensiunii Ua aplicate electrozilor. Se observă pe caracteristica tubului că tensiunea la bornele lui se menţine constantă, la valoarea Un, în timp ce curentul prin tub variază între limitele I1 ÷ I2. De aceea tubul stabilizator de tensiune se montează în paralel cu receptorul de rezistenţă R, având în serie un rezistor de protecţie cu rezistenţa R1, ca în fig.4.