Elektrické obvody

Předmět AD1B31EOS může být splněn v zastoupení předmětem BD5B31EO1

Předmět AD1B31EOS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BD5B31EO1 (vztah je symetrický)

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

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.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD1B31EOS

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A1B31EOS

Požadavky:

Osnova 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), příklady použití (ekvivalence obvodových prvků, dělič napětí a dělič proudu, reálné zdroje).

3. Postupy a metody analýzy elektrických obvodů. 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), model obvodu pro SUS.

5. Obecné metody analýzy odporových obvodů - obvodové rovnice (topologie obvodu, metoda smyčkových proudů, metoda uzlových napětí).

6. Harmonický ustálený stav (HUS), vyjádření harm. průběhů pomocí fázorů, popis pasivních prvků (impedance, admitance). Elementární a obecné 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, grafické znázornění a aproximace.

10. Obvodové rovnice v časové oblasti pro lin. obvody s akumulačními prvky. Přechodné děje 1. řádu v obvodech se stejnosměrným buzením.

11. Přechodné děje 2. řádu (aperiodická odezva, tlumené kmity) v základních RLC obvodech. Přechodné děje v obvodech s harmonickým buzením.

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 neharm. napětími a proudy (PNUS), Fouriérovy řady.

14. Shrnutí znalostí a porovnání metod analýzy elektrických obvodů. Některé další problémy obvodové analýzy.

Osnova cvičení:

1. Úvod. Elektrický obvod, elektrické napětí a proud, zdroje a spotřebiče elektrické energie, fyzikální analogie elektrického obvodu. [S]

2. Obvodové veličiny a jejich charakteristické hodnoty. Pasivní a aktivní obvodové prvky, Ohmův zákon, elektrický obvod. [S]

3. Kirchhoffovy zákony. Sériové a paralelní řazení rezistorů (společný proud resp. společné napětí), nezatížené děliče napětí a proudu. Řazení ideálních zdrojů napětí a proudu. [S]

4. Théveninův a Nortonův teorém, záměna zdrojů, zatížené děliče napětí a proudu. Princip superpozice. Řešení odporových obvodů pomocí elementárních metod. [S]

5. Sériové a paralelní řazení reálných zdrojů napětí a proudu. Výkon spotřebovávaný rezistorem, výkon dodávaný zdrojem, výkonové přizpůsobení. [S/P]

6. Metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů. Vstupní a výstupní odpor obvodu (pro obvody bez i s řízenými zdroji). [S/P]

7. Fázory harmonických veličin, impedance a admitance pasivních prvků v HUS. Elementární metody řešení obvodů v HUS. [S/P]

8. Fázorové diagramy. Obvodové rovnice v HUS. Výkony v HUS (činný, jalový a zdánlivý výkon, účiník), výkonové přizpůsobení, rezonance. [S/P]

9. Rezonance, rezonanční obvody. Trojfázové obvody, výkony, fázorové diagramy. [S]

10. Frekvenční charakteristiky jednoduchých RC a RL článků (integrační, derivační), asymptotická aproximace. Frekvenční charakteristiky složitějších obvodů. [S/P]

11. Vztah napětí a proudu na akumulačních prvcích (kapacitor, induktor). Přechodné děje 1. řádu v obvodech se stejnosměrnými zdroji. [S/P]

12. Přechodné děje 1. řádu s harmonickými zdroji. Přechodné děje 2. řádu v RLC obvodech se stejnosměrnými zdroji (aperiodická odezva, tlumené kmity). [S/P]

13. Řešení obvodů pomocí Laplaceovy transformace, přechodné děje, impulzní buzení, impulzní a přechodová charakteristika. [S/P]

14. Rezerva, opakování, zápočet. [S]

Cíle studia:

Studijní materiály:

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. Čmejla R., Havlíček V.,Zemánek I.: Základy teorie obvodů 1 - cvičení, Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2009, ISBN 978-80-01-04446-9.

4. Čmejla R., Havlíček V.,Zemánek I.: Základy teorie obvodů 2 - cvičení, Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2007, ISBN 978-80-01-03690-7.

5. On-line materiály na výukovém portálu Moodle <http://ocw.cvut.cz/moodle> v sekci „Elektrotechnika“, předmět „A1B31EOS - Elektrické obvody“ (klíč pro zápis do kurzu sdělí na požádání přednášející)

Nepovinná literatura pro rozšíření znalostí:

6. Irwin, J. D., Nelms R. M.: Basic engineering circuit analysis: / 9th ed., Wiley, 2008, ISBN 0470128690.

7. Floyd T. L.: Principles of Electric Circuits, Conventional Current Version, 8th ed., Pearsen Prentice Hall, ISBN 0-13-170179-7

8. Alexander Ch. K., Sadiku M., N. O.: Fundamentals of Electric Circuits, 3rd ed., Mc Graw Hill, ISBN: 978-0-07-297718-9.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 21p+6s

Další informace:

http://ocw.cvut.cz/moodle/course/category.php?id=2&perpage=40&page=1

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: