Nelineárne prvky sa používajú v rôznych typoch elektrických obvodov. Zohrávajú dôležitú úlohu, ale ich použitie si vyžaduje vhodnú prípravu celého systému. Čo sú nelineárne prvky elektrického obvodu a ako sa líšia od lineárnych prvkov?
Pozrite si elektrické zariadenia u veľkoobchodníka Onninen
Čo sú to nelineárne prvky elektrického obvodu?
Pojem nelineárne prvky elektrického obvodu sa vzťahuje na tie prvky, ktoré nespĺňajú princíp proporcionality týkajúce sa prúdu a napätia. Inými slovami, charakteristika prúd-napätie týchto prvkov nie je priamka. Nelineárny vzťah medzi prúdom a napätím, ktorý vzniká, závisí od mnohých faktorov.
Charakteristickým znakom nelineárnych prvkov daného systému je absencia konštantného odporu. Ten sa mení v závislosti od hodnoty prúdu a napätia v obvode. Táto vlastnosť znamená, že nelineárne prvky sa môžu správať rôzne v závislosti od prevádzkových podmienok.
Nelineárne prvky v kontexte charakteristík prúd-napätie nie sú priamkou, ale môžu mať veľmi odlišné tvary. Na vykonanie vhodných meraní je potrebné špeciálne elektrické zariadenie alebo modulárne zariadenie .
Nelineárne prvky v elektrických zariadeniach (príklady)
Nelineárne prvky sa používajú v mnohých elektrických obvodoch. Jedným príkladom je dióda, ktorá sa nachádza v mnohých zariadeniach. Je zodpovedná za prechod prúdu jednosmerným spôsobom, v smere vedenia. V opačnom smere je však v podstate úplne blokovaná. Nelinearita diódy súvisí s jednosmerným prechodom, pretože prúd tečúci v smere vedenia sa náhle zvyšuje, až kým sa nedosiahne určité prahové napätie.
Druhým príkladom nelineárneho prvku je tranzistor. To platí pre bipolárne aj unipolárne modely. V závislosti od špecifík systému môžu fungovať ako spínače alebo zosilňovače. Analýzou charakteristík prúd-napätie je zrejmé, že v prípade tranzistorov je to veľmi komplikované. Závisí to od faktorov, ako sú: základné napätie alebo napätie hradla. V tomto prípade nelinearita vyplýva z príliš malej zmeny riadiaceho napätia a zmeny na veľký prúd na výstupe.
Nelineárnym prvkom v obvode môže byť aj tyristor, varistor alebo môže pôsobiť ako diak alebo triak.
Rozdiel medzi lineárnymi a nelineárnymi prvkami elektrických obvodov
Keď hovoríme o rozdiele medzi lineárnymi a nelineárnymi prvkami v elektrických obvodoch, možno poznamenať, že zásadný rozdiel súvisí so vzťahom medzi prúdom a napätím.
Lineárne prvky sú tie komponenty elektrických systémov, ktoré spĺňajú Ohmov zákon. V prípade lineárnych prvkov sa pozoruje, že napätie a prúd sú charakterizované proporcionalitou. Preto vytvorením napäťovej charakteristiky (IV) sa vytvorí priamka. Vzťah medzi napätím a prúdom je lineárny, čo znamená, že zvýšenie hodnoty jedného parametra vždy spôsobí rovnaké zvýšenie druhej hodnoty. Preto možno vzťahy opísať pomocou lineárnych diferenciálnych rovníc. Vo vzťahu k lineárnym prvkom dochádza k tzv. superpozícii, čo v praxi znamená, že generované odozvy na vstupné signály v systéme je možné sčítať.
V prípade nelineárnych prvkov sa nepozoruje vzťah medzi prúdom a napätím, čo má za následok vznik nelineárnej funkcie prúdovo-napäťovej charakteristiky. Tvorba funkcie je ovplyvnená mnohými vonkajšími faktormi, ako je teplota alebo úroveň prúdového napätia. Na opis vzťahov je potrebné použiť nelineárne matematické rovnice. Okrem toho neplatí zákon superpozície. V praxi to znamená, že vstupné signály nemožno sčítať. Zmeny nie sú proporcionálne.
Použitie nelineárnych prvkov v elektrických obvodoch
Nelineárne prvky sú prítomné v odvetviach, ako je elektronika . Vo forme diód sa používajú v napájacích zdrojoch počítačov a nabíjačkách mobilných zariadení. Ako tranzistory sa používajú v mikroprocesoroch a audio zosilňovačoch.
Nelineárne prvky sa nachádzajú aj v regulátoroch osvetlenia, umožňujú riadenie motora a nachádzajú sa v rozvodkách, kde pôsobia ako ochrana proti prepätiu. Sú to prvky používané v digitálnych hodinách a ako generátory signálu. Používajú sa aj vo fotobunkách alebo digitálnych fotoaparátoch.
Inštalačné káble vytvárajú elektrický obvod, ale samy o sebe nie sú nelineárne. Ak však majú v takýchto systémoch fungovať, musia byť správne zosúladené, aby celý obvod fungoval správne a bez poruchy. Káble a vodiče musia byť schopné prenášať impulzný prúd a musia byť odolné voči elektromagnetickému rušeniu. Ich úlohou je minimalizovať poklesy napätia, ktoré by mohli narušiť prevádzku jednotlivých komponentov. Obvody s aspoň jedným nelineárnym prvkom sa musia vyznačovať vysokou odolnosťou voči prepätiu a ochranou proti prehriatiu bez ohľadu na zdroj napätia.