23-6. Формы кривых тока и напряжения в цепях с терморезисторами

Выше были рассмотрены цепи, в которых нелинейная зависимость связывала мгновенные значения тока и напряжения, тока и магнитного потока или напряжения и заряда. Предполагалось, что нелинейная характеристика не зависит ни от времени, ни от скорости процесса.

Однако существуют сопротивления, для которых эти допущения несправедливы. К их числу в первую очередь относятся терморезисторы, в которых нелинейность вольт-амперной характеристики обусловлена тепловыми процессами, происходящими достаточно медленно. При частоте 50 Гц и выше за четверть периода (промежуток времени, за который ток нарастает от нуля до наибольшего значения) температура терморезистора вследствие инерционности обычно изменяется так мало, что приближенно можно считать температуру постоянной. Таким образом, в пределах периода тока сопротивление можно рассматривать как неизменное, линейное. При изменении действующего значения тока изменяется температура терморезистора, а следовательно, и сопротивление, оэтому между действующими значениями тока и напряжения существует нелинейная зависимость.

Такие элементы, как терморезисторы, для которых зависимость между действующими или амплитудными значениями основных величин (например, в случае терморезисторов напряжения и тока) нелинейна, а зависимость между мгновенными значениями этих величин остается линейной, называют условно-нелинейными.

В качестве примера рассмотрим лампу с угольной нитью накаливания, подключенную к источнику синусоидального напряжения На рис. 23-18 слева показана нелинейная характеристика связывающая действующие значения тока и напряжения U. Эта характеристика одинакова для постоянного и переменного тока. Для холодной лампы зависимость между мгновенными значениями тока i и напряжения и изображается прямой, касательной к кривой в начале координат.

Рис. 23-18.

По мере увеличения действующего значения тока возрастает температура нити и соответственно уменьшается сопротивление. Теперь уже зависимость между i и и выражается прямой, проходящей через начало координат и пересекающей кривую в точке с координатами V и I, т. е. действующими значениями напряжения и тока при данной температуре нити.

На рис. 23-18 построены кривые i (t), получающиеся при одном и том же значении и в первый момент включения, когда сопротивление лампы равно сопротивлению холодной лампы и при установившемся режиме нагрева нити лампы, когда Так как зависимость между мгновенными значениями тока и напряжения терморезисторов линейная, то при синусоидальном напряжении ток также синусоидален.

Отсутствие высших гармонических в кривых тока и напряжения весьма облегчает расчет цепей с терморезисторами. При отсутствии катушек индуктивности и конденсаторов расчет схемы с терморезисторами на переменном токе ничем не отличается от расчета нелинейных цепей при постоянном токе.