Nelineární prvky se používají v různých typech elektrických obvodů. Hrají důležitou roli, ale jejich použití vyžaduje odpovídající přípravu celého systému. Co jsou nelineární prvky elektrického obvodu a jak se liší od lineárních prvků?
Prohlédněte si elektrotechnická zařízení u velkoobchodu Onninen
Co jsou nelineární prvky elektrického obvodu?
Termín nelineární prvky elektrického obvodu označuje ty prvky, které nesplňují princip proporcionality týkající se proudu a napětí. Jinými slovy, charakteristika proud-napětí těchto prvků není přímka. Nelineární vztah mezi proudem a napětím, který vzniká, závisí na mnoha faktorech.
Charakteristickým rysem nelineárních prvků daného systému je absence konstantního odporu. Ten se mění v závislosti na hodnotě proudu a napětí v obvodu. Tato vlastnost znamená, že nelineární prvky se mohou chovat odlišně v závislosti na provozních podmínkách.
Nelineární prvky v kontextu charakteristik proud-napětí nejsou přímkou, ale mohou nabývat velmi odlišných tvarů. Pro provedení vhodných měření je nutné speciální elektrické vybavení nebo modulární zařízení .
Nelineární prvky v elektrických zařízeních (příklady)
Nelineární prvky se používají v mnoha elektrických obvodech. Jedním z příkladů je dioda, která se nachází v mnoha zařízeních. Je zodpovědná za průchod proudu jednosměrným způsobem, ve směru vedení. V opačném směru je však v podstatě zcela blokována. Nelinearita diody souvisí s jednosměrným průchodem, protože proud tekoucí ve směru vedení se náhle zvyšuje, dokud není dosaženo určitého prahového napětí.
Druhým příkladem nelineárního prvku je tranzistor. To platí jak pro bipolární, tak pro unipolární modely. V závislosti na specifikách systému mohou fungovat jako spínače nebo zesilovače. Analýzou charakteristik proud-napětí lze vidět, že v případě tranzistorů je to velmi složité. Záleží na faktorech, jako jsou: napětí báze nebo napětí hradla. V tomto případě je nelinearita důsledkem příliš malé změny řídicího napětí a změny proudu na velký výstup.
Nelineárním prvkem v obvodu může být také tyristor, varistor nebo může fungovat jako diak nebo triak.
Rozdíl mezi lineárními a nelineárními prvky elektrických obvodů
Když hovoříme o rozdílu mezi lineárními a nelineárními prvky v elektrických obvodech, lze poznamenat, že základní rozdíl souvisí se vztahem mezi proudem a napětím.
Lineární prvky jsou ty součásti elektrických systémů, které splňují Ohmův zákon. U lineárních prvků se pozoruje, že napětí a proud jsou charakterizovány úměrností. Proto vytvořením napěťové charakteristiky (IV) se vytvoří přímka. Vztah mezi napětím a proudem je lineární, což znamená, že zvýšení hodnoty jednoho parametru vždy způsobí stejné zvýšení hodnoty druhého. Proto lze vztahy popsat pomocí lineárních diferenciálních rovnic. Ve vztahu k lineárním prvkům dochází k tzv. superpozici, což v praxi znamená, že generované odezvy na vstupní signály v systému lze sčítat.
V případě nelineárních prvků není dodržen vztah mezi proudem a napětím, což má za následek vznik nelineární funkce proudově-napěťové charakteristiky. Vznik funkce je ovlivněn mnoha vnějšími faktory, jako je teplota nebo úroveň proudového napětí. Pro popis vztahů je nutné použít nelineární matematické rovnice. Navíc se neprojevuje zákon superpozice. V praxi to znamená, že vstupní signály nelze sčítat. Změny nejsou proporcionální.
Aplikace nelineárních prvků v elektrických obvodech
Nelineární prvky se vyskytují v průmyslových odvětvích, jako je elektronika . Ve formě diod se používají v napájecích zdrojích pro počítače a nabíječkách mobilních zařízení. Jako tranzistory se používají v mikroprocesorech a audio zesilovačích.
Nelineární prvky se nacházejí také v regulátorech osvětlení, umožňují řízení motorů a nacházejí se v prodlužovacích kabelech, kde fungují jako ochrana proti přepětí. Jsou to prvky používané v digitálních hodinách a jako generátory signálu. Používají se také ve fotobuňkách nebo digitálních fotoaparátech.
Instalační kabely vytvářejí 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 vést pulzní proud a musí být odolné vůči elektromagnetickému rušení. Jejich úlohou je minimalizovat úbytky napětí, které by mohly narušit provoz jednotlivých součástí. Obvody s alespoň jedním nelineárním prvkem se musí vyznačovat vysokou odolností vůči přepětí a ochranou proti přehřátí bez ohledu na zdroj napětí.
Prohlédněte si elektrotechnická zařízení u velkoobchodu Onninen