Nelineární prvky se používají v různých typech elektrických obvodů. Hrají důležitou roli, ale jejich použití vyžaduje řádnou přípravu celého systému. Co jsou nelineární prvky elektrického obvodu a jak se liší od lineárních prvků?
Zkontrolujte elektrické zařízení u velkoobchodu Onninen
Co jsou nelineární prvky elektrického obvodu?
Pojem nelineární prvky elektrického obvodu jsou takové prvky, které nesplňují princip proporcionality ohledně proudu a napětí. Jinými slovy, charakteristika proudového napětí těchto prvků není přímka. Vyvíjející se nelineární vztah mezi proudem a napětím závisí na mnoha faktorech.
Charakteristickým znakem nelineárních prvků daného systému je nedostatek konstantního odporu. Mění se v závislosti na proudu a napětí v obvodu. Tato vlastnost znamená, že nelineární prvky se mohou chovat odlišně v závislosti na provozních podmínkách.
Nelineární prvky v souvislosti s charakteristikami proudového napětí nejsou přímkou, ale mohou mít mnoho různých tvarů. K provedení příslušných měření je nutné speciální elektrické zařízení nebo modulární zařízení .
Nelineární prvky v elektrických zařízeních (příklady)
Nelineární prvky se používají v mnoha elektrických obvodech. Jedním z příkladů jsou diody, které se nacházejí v mnoha zařízeních. Je zodpovědný za přenos proudu jednosměrně, ve směru vedení. V obstrukčním směru je však v podstatě zcela zablokován. Nelinearita diody souvisí se skutečností jednosměrného úniku, protože proud tekoucí v propustném směru se náhle zvyšuje až do dosažení určitého prahového napětí.
Druhým příkladem nelineárního prvku může být tranzistor. To platí pro bipolární i unipolární modely. V závislosti na specifikách systému mohou fungovat jako spínače nebo zesilovače. Při analýze proudově-napěťové charakteristiky je vidět, že v případě tranzistorů je to velmi komplikované. Závisí na faktorech, jako jsou: napětí báze nebo napětí brány. V tomto případě je nelinearita důsledkem příliš malé změny řídicího napětí a změny výstupního proudu na vysoký.
Nelineárním prvkem v systému může být také tyristor, varistor nebo diak nebo triak.
Rozdíl mezi lineárními a nelineárními prvky elektrických obvodů
Když mluvíme o rozdílu mezi lineárními a nelineárními prvky v elektrických obvodech, lze poznamenat, že hlavní rozdíl souvisí se vztahem mezi proudem a napětím.
Lineární prvky jsou součásti elektrických systémů, které se řídí Ohmovým zákonem. V případě lineárních prvků je pozorováno, že napětí a proud jsou úměrné. Proto při vytváření napěťové charakteristiky (IV) vzniká přímka. Vztah mezi napětím a proudem je lineární, což znamená, že zvýšení jedné hodnoty parametru bude mít vždy za následek stejné zvýšení hodnoty druhé. Proto lze vztahy popsat pomocí lineárních diferenciálních rovnic. Ve vztahu k lineárním prvkům, tzv superpozice, což v praxi znamená, že generované odezvy na vstupní signály v systému lze sčítat.
U nelineárních prvků není dodržován vztah mezi proudem a napětím, což má za následek nelineární funkci proudově-napěťové charakteristiky. Funkce je ovlivněna mnoha vnějšími faktory, jako je teplota a úroveň napětí. Pro popis vztahů je nutné použít nelineární matematické rovnice. Navíc neplatí zákon superpozice. V praxi to znamená, že vstupní signály nelze sčítat. Změny nejsou proporcionální.
Využití nelineárních prvků v elektrických obvodech
Jsou přítomny nelineární prvky, mimo jiné: v odvětvích jako je elektronika . Ve formě diod se používají v počítačových zdrojích a nabíječkách mobilních zařízení. Používají se jako tranzistory v mikroprocesorech a audio zesilovačích.
Nelineární prvky se nacházejí také v regulátorech osvětlení, umožňují řízení motoru a nacházejí se v napájecích lištách, kde fungují jako přepěťová ochrana. Jsou to prvky používané v digitálních hodinách a jako generátory signálů. Používá se také ve fotobuňkách a digitálních fotoaparátech.
Instalační kabely tvoří elektrický obvod, ale samy o sobě nejsou nelineární. Pokud však mají v takových systémech fungovat, musí být správně sladěny, aby celý obvod fungoval správně a bez poruch. Kabely a vodiče musí být schopny přenášet impulsní proud a musí být odolné proti elektromagnetickému rušení. Jejich úlohou je minimalizovat poklesy napětí, které by mohly narušit činnost jednotlivých komponent. Obvody s alespoň jedním nelineárním prvkem musí mít vysokou odolnost proti přepětí a ochranu proti přehřátí bez ohledu na zdroj napětí.