22-3. Явления в нелинейных цепях переменного тока
Относительно редки случаи, когда нелинейность не приводит к существенно новым явлениям, отсутствующим в линейных цепях, и только усложняет расчет цепи. В большинстве электротехнических устройств с нелинейными элементами не только возникают явления, принципиально не осуществимые в линейных цепях, но на нелинейности цепи основывается принцип действия устройства.
Такие явления, как выпрямление и стабилизация напряжения, умножение и деление частоты, усиление мощности, преобразование различных сигналов, получение модулированных колебаний различной формы, скачкообразное изменение тока при плавном изменении напряжения питания (релейный эффект), основаны на принципиально нелинейных эффектах.
В нелинейных цепях, питаемых только от источников с синусоидальными э. д. с. или токами одной частоты, возникают токи различных частот. Из спектра частот тока можно выделить постоянную составляющую и использовать ее в качестве источника постоянного тока. На этом принципе основано устройство выпрямителей. Из спектра частот тока могут быть выделены те или иные высшие гармоники и использованы в качестве источников более высоких частот. Это является основой построения умножителей частоты. Нелинейность характеристики цепи может обеспечить неизменность величины напряжения основной гармоники в одном из участков цепи при значительных изменениях напряжения источника, т. е. дает возможность получить стабилизаторы напряжения.
Еще большие возможности открываются применением нелинейных элементов в цепях, питаемых от источников питания различных частот. Применение источников постоянного тока наряду с источниками переменного синусоидального тока дает возможность управлять переменным током, воздействовать на его величину. В нелинейных цепях можно получить переменный ток значительной мощности за счет энергии источников постоянного тока и, наоборот, получить мощный сигнал постоянного тока за счет энергии переменного тока. Это является основой построения различных усилителей сигналов.
Включение нескольких источников синусоидальных напряжений различных частот в нелинейную цепь приводит к появлению кроме гармонических составляющих токов каждой из этих частот еще ряда боковых частот, т. е. к получению модулированных колебаний.
В цепях с нелинейными элементами получают самые различные переходные процессы, которые применяются для формирования различных импульсов в устройствах автоматики и радиотехники.
В нелинейных депях, питаемых только от источников постоянного тока, возможно возникновение периодических автоколебательных режимов с токами, по форме более или менее близкими к синусоидальным. Подобные режимы наблюдаются и в цепях, питаемых от источников переменного тока. В этих случаях амплитуда тока той же частоты, что и напряжение источника, может изменяться с некоторой частотой автоколебаний (см. гл. 26)
Все перечисленные явления получили широкое применение в самых различных технических устройствах современной электротехники, и их анализ очень важен, хотя и сопряжен с большими математическими трудностями.
