Moodle FEL ČVUT
Elektrické obvody
B241 - Zimní 24/25
Elektrické obvody - B1B31EOS
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 3P+2S |
Anotace
Předmět popisuje základní metody analýzy elektrických obvodů. Má za úkol sjednotit rozdílnou úroveň znalostí studentů z různých typů škol a vytvořit základ pro navazující odborné předměty. Student by měl získat představu o rozdílu mezi skutečným obvodem a jeho modelem, znát chování ideálních obvodových prvků ve stacionárním a v harmonickém ustáleném stavu i během přechodných dějů vyvolaných změnami v obvodu. Nabyté vědomosti by, kromě jiného, měly sloužit také pro kritické posouzení výsledků analýzy a simulace elektrických obvodů pomocí softwarových prostředků.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. Elektrické zařízení a jeho obvodový model. Obvodové veličiny (napětí, proud, výkon), charakteristické hodnoty. Základní pasivní a aktivní ideální obvodové prvky, Ohmův zákon.
2. Základní zákony a teorémy (Kirchhoffovy zákony, Théveninův a Nortonův teorém, princip superpozice).
3. Elementární metody analýzy lin. odporových obvodů. Obvody s jedním a s více nezávislými zdroji.
4. Výkon a výkonové přizpůsobení v odporových obvodech. Provozní stavy elektrických obvodů (přechodný děj, ustálený stav). Stacionární ustálený stav (SUS).
5. Obecné metody analýzy odporových obvodů - topologie obvodu, obvodové rovnice.
6. Harmonický ustálený stav (HUS), vyjádření harm. průběhů pomocí fázorů, Metody analýzy.
7. Fázorové diagramy. Výkon a výkonové přizpůsobení v HUS. Rezonance, rezonanční obvody.
8. Trojfázové soustavy, trojfázové obvody v HUS. Výkony, fázorové diagramy.
9. Kmitočtová závislost obvodových funkcí (impedance, admitance, přenos). Frekvenční charakteristiky obvodů.
10. Obvodové rovnice v časové oblasti pro lin. obvody s akumulačními prvky. Přechodné děje 1. řádu.
11. Přechodné děje 2. řádu (aperiodická odezva, tlumené kmity) v základních RLC obvodech.
12. Použití Laplaceovy transformace pro řešení obvodů - analýza přech. dějů v operátorové oblasti. Buzení jednorázovými impulzy, impulzní a přechodová charakteristika.
13. Souvislost popisu a chování obvodů v časové a frekvenční oblasti. Obvody buzené periodickými neharmonickými napětími a proudy (PNUS), Fouriérovy řady.
14. Shrnutí znalostí a porovnání metod analýzy elektrických obvodů. Některé další problémy obvodové analýzy.
2. Základní zákony a teorémy (Kirchhoffovy zákony, Théveninův a Nortonův teorém, princip superpozice).
3. Elementární metody analýzy lin. odporových obvodů. Obvody s jedním a s více nezávislými zdroji.
4. Výkon a výkonové přizpůsobení v odporových obvodech. Provozní stavy elektrických obvodů (přechodný děj, ustálený stav). Stacionární ustálený stav (SUS).
5. Obecné metody analýzy odporových obvodů - topologie obvodu, obvodové rovnice.
6. Harmonický ustálený stav (HUS), vyjádření harm. průběhů pomocí fázorů, Metody analýzy.
7. Fázorové diagramy. Výkon a výkonové přizpůsobení v HUS. Rezonance, rezonanční obvody.
8. Trojfázové soustavy, trojfázové obvody v HUS. Výkony, fázorové diagramy.
9. Kmitočtová závislost obvodových funkcí (impedance, admitance, přenos). Frekvenční charakteristiky obvodů.
10. Obvodové rovnice v časové oblasti pro lin. obvody s akumulačními prvky. Přechodné děje 1. řádu.
11. Přechodné děje 2. řádu (aperiodická odezva, tlumené kmity) v základních RLC obvodech.
12. Použití Laplaceovy transformace pro řešení obvodů - analýza přech. dějů v operátorové oblasti. Buzení jednorázovými impulzy, impulzní a přechodová charakteristika.
13. Souvislost popisu a chování obvodů v časové a frekvenční oblasti. Obvody buzené periodickými neharmonickými napětími a proudy (PNUS), Fouriérovy řady.
14. Shrnutí znalostí a porovnání metod analýzy elektrických obvodů. Některé další problémy obvodové analýzy.
Osnovy cvičení
1. Úvod. Elektrický obvod, elektrické napětí a proud, zdroje a spotřebiče elektrické energie, fyzikální analogie elektrického obvodu.
2. Obvodové veličiny a jejich charakteristické hodnoty. Pasivní a aktivní obvodové prvky, Ohmův zákon, elektrický obvod.
3. Kirchhoffovy zákony. Sériové a paralelní řazení rezistorů (společný proud resp. společné napětí), nezatížené děliče napětí a proudu. Řazení ideálních zdrojů napětí a proudu.
4. Théveninův a Nortonův teorém, záměna zdrojů, zatížené děliče napětí a proudu. Princip superpozice. Řešení odporových obvodů pomocí elementárních metod.
5. Sériové a paralelní řazení reálných zdrojů napětí a proudu. Výkon spotřebovávaný rezistorem, výkon dodávaný zdrojem, výkonové přizpůsobení.
6. Metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů. Vstupní a výstupní odpor obvodu (pro obvody bez i s řízenými zdroji).
7. Fázory harmonických veličin, impedance a admitance pasivních prvků v HUS. Elementární metody analýzy obvodů v HUS. Obvodové rovnice v HUS.
8. Fázorové diagramy. Výkony v HUS (činný, jalový a zdánlivý výkon, účiník), výkonové přizpůsobení. Rezonance, rezonanční obvody.
9. Trojfázové obvody, výkony v trojfázových obvodech, fázorové diagramy.
10. Frekvenční charakteristiky obvodů, asymptotická aproximace.
11. Přechodné děje 1. řádu.
12. Přechodné děje 2. řádu v RLC obvodech se stejnosměrnými zdroji (aperiodická odezva, tlumené kmity).
13. Řešení obvodů pomocí Laplaceovy transformace, přechodné děje, impulzní buzení, impulzní a přechodová charakteristika.
14. Rezerva, opakování, zápočet.
2. Obvodové veličiny a jejich charakteristické hodnoty. Pasivní a aktivní obvodové prvky, Ohmův zákon, elektrický obvod.
3. Kirchhoffovy zákony. Sériové a paralelní řazení rezistorů (společný proud resp. společné napětí), nezatížené děliče napětí a proudu. Řazení ideálních zdrojů napětí a proudu.
4. Théveninův a Nortonův teorém, záměna zdrojů, zatížené děliče napětí a proudu. Princip superpozice. Řešení odporových obvodů pomocí elementárních metod.
5. Sériové a paralelní řazení reálných zdrojů napětí a proudu. Výkon spotřebovávaný rezistorem, výkon dodávaný zdrojem, výkonové přizpůsobení.
6. Metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů. Vstupní a výstupní odpor obvodu (pro obvody bez i s řízenými zdroji).
7. Fázory harmonických veličin, impedance a admitance pasivních prvků v HUS. Elementární metody analýzy obvodů v HUS. Obvodové rovnice v HUS.
8. Fázorové diagramy. Výkony v HUS (činný, jalový a zdánlivý výkon, účiník), výkonové přizpůsobení. Rezonance, rezonanční obvody.
9. Trojfázové obvody, výkony v trojfázových obvodech, fázorové diagramy.
10. Frekvenční charakteristiky obvodů, asymptotická aproximace.
11. Přechodné děje 1. řádu.
12. Přechodné děje 2. řádu v RLC obvodech se stejnosměrnými zdroji (aperiodická odezva, tlumené kmity).
13. Řešení obvodů pomocí Laplaceovy transformace, přechodné děje, impulzní buzení, impulzní a přechodová charakteristika.
14. Rezerva, opakování, zápočet.
Literatura
1. Havlíček V., Pokorný M., Zemánek I.: Elektrické obvody 1, 1. vyd., Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2005, ISBN 80-01-03299-X
2. Havlíček V., Zemánek I.: Elektrické obvody 2, 1 vyd., Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2008, ISBN 978-80-01-03971-7.
3. Irwin, J. D., Nelms R. M.: Basic engineering circuit analysis: / 9th ed., Wiley, 2008, ISBN 0470128690.
4. Alexander Ch. K., Sadiku M., N. O.: Fundamentals of Electric Circuits, 3rd ed., Mc Graw Hill, ISBN: 978-0-07-297718-9.
2. Havlíček V., Zemánek I.: Elektrické obvody 2, 1 vyd., Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2008, ISBN 978-80-01-03971-7.
3. Irwin, J. D., Nelms R. M.: Basic engineering circuit analysis: / 9th ed., Wiley, 2008, ISBN 0470128690.
4. Alexander Ch. K., Sadiku M., N. O.: Fundamentals of Electric Circuits, 3rd ed., Mc Graw Hill, ISBN: 978-0-07-297718-9.
Požadavky
None