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