Název:	Elektrické obvody
Zkratka:	ELO
Typ:	povinný
Rozsah:	14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení
Způsob ukončení:	zkouška
Katedra:	katedra elektrotechniky a elektromechanických systémů FM TUL
Přednášející:	Prof. Ing. Jaroslav Nosek, CSc.

 
Stručná anotace předmětu:

Základní vlastnosti lineárních obvodů v ustáleném stavu. Popis jednofázových a vícefázových soustav. Analýza lineárních obvodů. Modely složitějších obvodů. Přechodné stavy jednoduchých obvodů. Základní pojmy teorie nelineárních obvodů.

 
Témata přednášek:

Úvod - Oblasti uplatnění elektrotechniky a elektroniky ve výrobě

I. Střídavé proudy a napětí

1. Základní charakteristiky harmonického napětí a proudu, složené funkce modulované

2. Skládání jednoduchých harmonických funkcí

3. Symbolicko-komplexní zobrazení harmonických veličin

4. Rozklad neharmonických periodických funkcí, Fourierova řada

5. Rozklad obdélníkového, periodického průběhu napětí

II. Elektrické obvody a jejich prvky

1. Rozdělení elektrických obvodů, idealizované aktivní a pasivní dvojpóly

2. Definice lineárních pasivních dvojpólů, fázorové vyjádření obvodových veličin

3. Složené obvody napájené harmonickými proudy a napětími, sériový obvod RL, výpočet impedance a fázorový diagram,

4. Složené obvody napájené harmonickými proudy a napětími, sériový obvod RC, výpočet impedance a fázorový diagram,

5. Složené obvody napájené harmonickými proudy a napětími, sériový obvod RLC, výpočet impedance a fázorový diagram,

6. Složené obvody napájené harmonickými proudy a napětími, paralelní obvod RC, výpočet admitance a fázorový diagram,

7. Složené obvody napájené harmonickými proudy a napětími, paralelní obvod RLC, výpočet admitance a fázorový diagram,

8. Výpočet impedance a fázorový diagram složených RLC obvodů

9. Sériový rezonanční obvod, impedance, fázorový diagram, rezonanční charakteristika

10. Paralelní rezonanční obvod, admitance, fázorový diagram, rezonance

11. Výkon jednofázového harmonického proudu a jeho měření

12. Kompenzace účiníku, fázorový diagram, praktický význam

13. Trojfázová soustava. Spojení do hvězdy a trojúhelníka.

14. Trojfázová nesymetrická zátěž. Fázorový diagram napětí a proudů.

15. Výkon obecné trojfázové soustavy a jeho měření ve čtyřvodičové a trojvodičové síti.

III. Metody analýzy lineárních elektrických obvodů

1. Metoda Kirchhoffových zákonů

2. Metoda smyčkových proudů

3. Metoda uzlových napětí

4. Théveninův teorém

5. Nortonův teorém.

IV. Elektrické obvody typu dvojbranů

1. Dvojbran jako zvláštní případ 4-pólu

2. Charakteristiky dvojbranů.

3. Impedanční charakteristiky dvojbranů.

4. Admitanční charakteristiky dvojbranů.

5. Smíšené charakteristiky dvojbranů

6. Kaskádní charakteristiky dvojbranů

7. Obrazové charakteristiky dvojbranů

V. Přechodové jevy.

1. Přechodové a ustálené stavy v jednoduchých obvodech. Konstanty obvodu.

2. Vznik proudu v sériovém obvodu RL

3. Zánik proudu v sériovém obvodu RL

4. Zánik proudu zvětšováním odporu v sériovém obvodu RL

5. Vznik proudu v sériovém obvodu RC (nabíjení kondenzátoru)

6. Zánik proudu v sériovém RC obvodu (vybíjení kondenzátoru)

7. Energie dodaná zdrojem při nabíjení kondenzátoru, energie akumulovaná v kondenzátoru.

8. Vznik a zánik proudu v sériovém obvodu RLC, obecný integrál řešení

9. Přechodné stavy v obvodech se střídavým napětím, sériový obvod RL

10. Řešení elektrických obvodů operátorovým počtem

11. Laplaceova transformace a její definice

12. Laplaceův obraz funkce sin t

13. Užití Laplaceovy transformace pro řešení el. obvodů – sériový RLC obvod napájený harmonickým napětím.

VI. Nelineární obvody

1. Nelineární obvod, obvodové veličiny a jejich dělení

2. Modely elektrických obvodů

3. Analýza a přímá syntéza nelineárních obvodů, optimalizační syntéza

4. Klasifikace obvodových veličin podle rychlosti a velikosti změn obvodových veličin

5. Prvky modelů el.obvodů se soustředěnými parametry – rozdělení

6. Lineární odporové prvky

7. Nelineární odporové prvky

8. Nelineární odporový jednobran

9. Řízené odporové jednobrany

10. Akumulační prvky – rozdělení

11. Lineární akumulační prvky

12. Nelineární kapacitní prvek

13. Nelineární induktivní prvek

14. Souvislosti mezi prvky obvodových modelů (náhradní obvody)

15. Náhradní obvod nelineárního kapacitoru

16. Náhradní obvod nelineárního induktoru

Modelování vybraných složitějších obvodových prvků

17. Nelineární odporový 2-bran

18. Základní principy zjednodušování modelů

19. Princip rozkladu a redukce

20. Přechod k odporovým obvodům

21. Linearizační postup

 
Náplň cvičení:

Symbolicko - komplexní počet. Výpočet impedance, resp. admitance lineárních obvodů, fázorové diagramy. Měření základních vlastností lineárních obvodů. Analýza lineárních obvodů s využitím počítače.

Charakteristiky rezonančního obvodu. Výkon jednofázového a trojfázového harmonického proudu a jeho měření. Kompenzace účiníku. Kompenzace definované zátěže. Frekvenční závislost impedance jednoduchého dvojbranu. Přizpůsobení dvojbranů a zátěže. Přechodové jevy v jednoduchých lineárních obvodech.

Řešení základních nelineárních obvodů. Návrh a realizace jednoduchých obvodů s nelineárními prvky (neřízený usměrňovač). Měření vlastností nelineárních obvodů.

 
Literatura:

[1]Mikulec,M.,Havlíček,V.: Základy teorie elektrických obvodů. Skriptum ČVUT Praha, 1999

[2] Čmejla,R.,Havlíček,V.,Zemánek,I.: Základy teorie obvodů 1. Skriptum ČVUT Praha, 2000

[3] Nosek,J.: Elektrotechnika a průmyslová elektronika. Přílady.Skriptum TU Liberec, 1991

 
Prerekvizity: -

Navazující:    -

 
Datum poslední změny: 12.12.2001