Nelineárne prvky sa používajú v rôznych typoch elektrických obvodov. Zohrávajú dôležitú úlohu, no ich použitie si vyžaduje správnu prípravu celého systému. Čo sú to nelineárne prvky elektrického obvodu a ako sa líšia od lineárnych prvkov?
Skontrolujte elektrické zariadenia vo veľkoobchode Onninen
Čo sú nelineárne prvky elektrického obvodu?
Pojem nelineárne prvky elektrického obvodu sú tie prvky, ktoré nespĺňajú princíp proporcionality, pokiaľ ide o prúd a napätie. Inými slovami, charakteristika prúdového napätia týchto prvkov nie je priamka. Vyvíjajúci sa nelineárny vzťah medzi prúdom a napätím závisí od mnohých faktorov.
Charakteristickým znakom nelineárnych prvkov daného systému je nedostatok konštantného odporu. Mení sa v závislosti od prúdu a napätia v obvode. Táto vlastnosť znamená, že nelineárne prvky sa môžu správať odlišne v závislosti od prevádzkových podmienok.
Nelineárne prvky v kontexte charakteristík prúdového napätia nie sú priamkou, ale môžu mať mnoho rôznych tvarov. 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 sú diódy, ktoré sa nachádzajú v mnohých zariadeniach. Je zodpovedný za jednosmerný prenos prúdu v smere vedenia. V obštrukčnom smere je však v podstate úplne zablokovaný. Nelinearita diódy súvisí so skutočnosťou jednosmerného úniku, pretože prúd tečúci v priepustnom smere sa náhle zvyšuje, až kým sa nedosiahne určité prahové napätie.
Druhým príkladom nelineárneho prvku môže byť tranzistor. Platí to pre bipolárne aj unipolárne modely. V závislosti od špecifík systému môžu fungovať ako spínače alebo zosilňovače. Pri analýze prúdovo-napäťovej charakteristiky je možné vidieť, že v prípade tranzistorov je to veľmi komplikované. Závisí to od faktorov ako: základné napätie alebo hradlové napätie. V tomto prípade je nelinearita výsledkom príliš malej zmeny riadiaceho napätia a zmeny výstupného prúdu na vysoký.
Nelineárnym prvkom v systéme môže byť aj tyristor, varistor alebo 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 hlavný rozdiel súvisí so vzťahom medzi prúdom a napätím.
Lineárne prvky sú tie komponenty elektrických systémov, ktoré sa riadia Ohmovým zákonom. V prípade lineárnych prvkov sa pozoruje, že napätie a prúd sú úmerné. Preto pri vytváraní napäťovej charakteristiky (IV) vzniká priamka. Vzťah medzi napätím a prúdom je lineárny, čo znamená, že zvýšenie jednej hodnoty parametra bude mať vždy za následok rovnaký nárast druhej hodnoty. Preto je možné vzťahy popísať pomocou lineárnych diferenciálnych rovníc. Vo vzťahu k lineárnym prvkom, tzv superpozíciou, čo v praxi znamená, že vygenerované odozvy na vstupné signály v systéme možno sčítať dohromady.
V prípade nelineárnych prvkov nie je dodržaný vzťah medzi prúdom a napätím, čo má za následok nelineárnu funkciu prúdovo-napäťovej charakteristiky. Funkcia je ovplyvnená mnohými vonkajšími faktormi, ako je teplota a úroveň napätia. Na popis vzťahov je potrebné použiť nelineárne matematické rovnice. Okrem toho sa neuplatňuje zákon superpozície. V praxi to znamená, že vstupné signály nemožno sčítať. Zmeny nie sú proporcionálne.
Použitie nelineárnych prvkov v elektrických obvodoch
Prítomné sú nelineárne prvky, okrem iného: v odvetviach ako je elektronika . Vo forme diód sa používajú v počítačových zdrojoch a nabíjačkách mobilných zariadení. Používajú sa ako tranzistory v mikroprocesoroch a audio zosilňovačoch.
Nelineárne prvky sa nachádzajú aj v ovládačoch osvetlenia, umožňujú riadenie motorov a nachádzajú sa v rozvádzačoch, kde fungujú ako prepäťová ochrana. Sú to prvky používané v digitálnych hodinách a ako generátory signálov. Používa sa aj vo fotobunkách a digitálnych fotoaparátoch.
Inštalačné káble tvoria elektrický obvod, ale samy o sebe nie sú nelineárne. Ak však majú v takýchto systémoch fungovať, musia byť správne zladené, aby celý obvod fungoval správne a bez porúch. 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 činnosť jednotlivých komponentov. Obvody s aspoň jedným nelineárnym prvkom musia mať vysokú odolnosť proti prepätiu a ochranu proti prehriatiu bez ohľadu na zdroj napätia.