» »

Razlika med linearnim elementom in nelinearnim

Razlika med linearnim elementom in nelinearnim

«
1
2

marjan_h ::

Zakaj so nekateri elementi v elektrotehniki linearni, in nekateri nelinearni?

Kakšna je bistvena razlika? In par primerov bi bilo dobrodošlo.


Hvala za odgovore.

phuntaox ::

v bistvu, če si zadeve prav predstavljam,
je prav malo naravnih pojavov linearnih... taka je pač narava narave, pra÷÷÷e..svet pač ni sorazmeren:))

večinoma so nelinearni, mi jih pa matematično lineariziramo, da ji sploh znamo analizirat (ker nelinearne probleme rešujemo z numeričnimi, iterativnimi postopki)
v praksi pa so vedno neka linearna območja na nelinearnih krivuljah (recimo magnetilna krivuja za razne kovine)
pa recimo linearno območje delovanja polprevodnikov...
linearen je recimo le klasični upor (v smislu odvisnoti toka od napetosti), čim pride v račun temperatura, je stvar že spet "izven linije".

razlika je v tem, da pri nelinearnih superpozicija odpove.
Linearni ne spreminjajo frekvence vzbujanja, nelinearni pa dodajo zraven celo vrsto harmonikov..

marjan_h ::

aja, torej linearni element je tisti ki se obnaša linearno, odvisnost toka od napetosti, odvisnost električnega naboja od električnega potenciala itd. Torej karkoli od tega bi narisal bi dobil linearno premico.

Če bi pa dobil enotine stopnice, eksponentno funkcijo, cos(x)... pa je nelinearno?

Ok, če je tako potem je to to.

Hvala.

phuntaox ::

če govorimo o teoriji:
recimo kondenzator je tudi linearen element - tukaj je pač tok napram odvodu napetosti enak konstanti (C).
Naboj je tudi sorazmeren z potencialom, ja, sorazmernostni faktor pa je tukaj kapacitivnost.
Enako ( kontra/dualno) velja za tuljavo.

Nelinearen element je recimo dioda, kjer je odvisnost eksponentna.
Recimo tranzistorji in op-ampi; pri ojaččevanju malih signalov jih z zunanjim vezjem spravi na tako delovno točno, da je odnos U-I čimbolj linearen...tako dobimo tudi najmanjše popačenje signala na izhodu, pa kakršnen koli že ta signal je.


malo si zamešal, tisto so odzivi kakih vezih,...se pravi v odvisnosti od časa. Nobeen element nima U-I odvisnosti v obliki enotine stopnice, cosx,....eksponentno že. Ampak enotine stopnice itd, so vzbujanje vezja,...
maš input-prenosna funkcija-output...

pri linearnih je zadeva v tem, da če ti daš na input periodični signal (kakršen koli že) frekvence X, bo na izhodu signal spremenjene oblike (no, pri navadnem uporu ostane enak) in ENAKE frekvence.

A. Smith ::

Jernop, načeloma imaš prav, samo nekoliko te bom dopolnil.

Signal na izhodu linearnega vezja ostane enak (pri tuljavi ali kondenzatorju je samo zamaknjen).

Če se signal na izhodu spremeni, pomeni, da so osnovnemu signali prišteti višji ali nižji večkratniki osnovnega signala, kar pomeni, da izhodni signal NI enake frekvence kot vhodni oz. vsebuje izhodni signal frekvence, ki jih vhodni ni vseboval. Tak element je torej že nelinearen.
"Be professional, be polite,
but have a plan to kill everyone you meet".
- General James Mattis

marjan_h ::

Ja v teoriji je tako da je neko vezje linearno če ima dve lastnosti aditivnost in homogenost. Če je vezje sestavljeno iz samih linearnih elementov potem je linearno.

Torej mora tudi za vsak element veljati homogenost in aditivnost.

Sam to je teorija. Mene je bolj zanimalo, zakaj prav linearno in ne-linearno. A je to samo besedna igra ali opisuje neko lastnost.

In zvedel sem da opisuje odvisnost med količinima. Če je linearno - premica potem je linearen element. Karkol drugo je nelinearen.

phuntaox ::

... ampak to pod predpostavko, če je vhodni signal sinusni? Ker je odvod&integral sinusnega signal po obliki enak..
če pa damo na vhod recimo kvadratni signal, pa po integraciji dobimo trikotno napetost, ali ne?

marjan_h ::

Sinusni? A če bi izmenični tok pripeljal v tuljavo?

Veste, to v bistvu ne razumem. Pa bi moral.

Ne razumem slednje; Če pravilno razumem tuljava v enosmernih razmerah se obnaša kot žica. Sam zakaj se potem uporablja tudi v enosmernih razmerah? Kaj boš delal z žico?

Kako se potem obnaša kondenzator v enosmernih razmerah? In kaj z njim?

phuntaox ::

sorry, je nastala zmeda:), odgovor se je nanašal na a.smith-a, pa nisem videl, da si vmes že odgovoril.

Ja, linearna odvisnost y=k*x. Ampak pomembno je, med katerima količinama...napetost, tok, čas, temperatura, položaj lune in ostalih planetov...

huh, ja...teorija je eno, praksa pa drugo, ampak skupaj pa sta celotna slika.
Navitja v enosmernih aplikacijah so naprimer elektromagneti...naprimer za releje. Potem lahko so v kakih usmernikih, da gladijo enosmerno napetost. Tudi skozi vzbujalno navitje sinhronskega stroja (večina generatorjev) teče enosmerni tok. Potem je tu celo poglavje enosmernih strojev. Brushless DC?:)

WarpedGone ::

Ne razumem slednje; Če pravilno razumem tuljava v enosmernih razmerah se obnaša kot žica. Sam zakaj se potem uporablja tudi v enosmernih razmerah? Kaj boš delal z žico?

Zato ker so tut 'enosmerne' razmere zelo ne-enosmerne oz. nekonstantne.
Delitev enosmerno /izmenično je precej abstraktna oz. dobesedno gledano pokrije le dva precej izjemna primera. Pojma zato ne smeš razumet dobesedno.
Bolša delitev bi bila delitev na konstantne in spremenljive tokove/napetosti. Ta spremenljivost pa je lahko le nihanje v velikosti ali pa tudi smeri.
Tuljava v enosmernih sistemih je uporabna ravno zato, ker so tudi ti sistemi precej spremenljivi. Ko preklopiš stikalo, gre tok od 0 proti neki vrednosti. Natanko enakot kot gre tok od 0 proti neki vrednosti v primeru izmeničnega toka, če gledaš le pol periode potem, ko preklopiš stikalo.
Zbogom in hvala za vse ribe

phuntaox ::

kodenzator se v enosmernih razmerah polni do napetosti, če je vezan paralelno z virom. Če pa je zaporedno vezan, pa jo blokira. To se uporablja v vseh možnih ojačevalcih...pred vhodom se blokira enosmerna komponenta, kondenzator pa spusti skozi le izmenične signale (z=1/jwC), to pa zato, da se enosmerne komponente ne seštevajo, ojačujejo, ker bi motile (enosmerno) delovno točno ojačevalca in ga spravile v nasičenje.

srus ::

Dodal bi še, da morajo biti karakteristike linearnega elementa časovno nespremenljive in da linearni element ne sme shranjevati energije.

marjan_h ::

Če se tuljava obnaša kot navadna žica v enosmernih razmerah, kako se potem kondenzator v enosmernih razmerah?

Pa tukaj govorim o uporabi tuljav in kondenzatorjev v računalništvu.

Računalništvo = enosmerni tok, pa če pogledamo na matično ploščo je polno kondenzatorjev in tuljav.

Highlag ::

Dva preprosta elementa.

Linearni je recimo Upor. Ko na njem povečuješ napetost tok skozi upor narašča premo-sorazmerno z napetostjo (če napetost dvigneš za 50% se bo za toliko dvignil tudi tok).

Nelinearni je recimo LED dioda. Tok skozi diodo ne narašča premo-sorazmerno. Ko priključiš majhno napetost je tok majhen. Ko napetost dviguješ tok počasi (relativno linearno) narašča do neke napetosti. Ko dosežeš nazivno napetost pa tok bliskovito naraste. Potem z majhno spremembo napetosti tok raste, če malo pretiravam s kvadratom. To pomeni, da ima ena navadna zelena dioda pri napetost ~3V tok 20mA, če pa napetost dvigneš za 0,5V pa tok naraste na skoraj 100mA. (Vse tole je tako na pamet- je treba kakšen PDF pogledat za točne številke. Pa tudi grafe dobiš)
Never trust a computer you can't throw out a window

phuntaox ::

srus je izjavil:

Dodal bi še, da morajo biti karakteristike linearnega elementa časovno nespremenljive in da linearni element ne sme shranjevati energije.


točno ja...nespremenjive.
ampak..kaj LC ne shrani energije v magnetnem/električnem polju?

računalništvo ni enosmerni tok, ampak preklaplja med 0&1 v gigahercih. Enosmerni tok je ko vštekaš in je 14VDC dokler ne izklopiš. Kot je rekel WarpedOne...
zato ker teče eno smer, še ne pomeni, da se ne spreminja po času.

Highlag ::

Računalništvo = enosmerni tok, pa če pogledamo na matično ploščo je polno kondenzatorjev in tuljav.

Tole ni popolnoma res. Matične plošče vsebujejo en kup stikalnih napajalnikov, ki pretvarjajo višjo napetost v nižjo. Recimo 3,3V iz napajalnika na 1,300V, ki jo potrebuje procesor.
Pri 1,3V in moči procesorja 60V po vodnikih teče tok 46A! Ta tok med pretvorbo zagotavljajo kondenzatorji.
Stikalni napajalniki potrebujejo kondenzatorje, da servirajo tokovne špice, ki jih te pretvorbe generirajo. Tuljave pa so za glajenje napetosti (poleg kondenzatorjev) in odpravljanje motenj.

Pa še to. Ker so tokovi veliki, in preklopov veliko se kondenzatorji grejejo in posledica tega je odpoved kondenzatorjev - napihovanje in podobno. Zato delajo posebne verzije kondenzatorjev - LOW ESR.
Never trust a computer you can't throw out a window

marjan_h ::

Še posebej me zanima tole:

marjan_h je izjavil:

Če se tuljava obnaša kot navadna žica v enosmernih razmerah, kako se potem kondenzator v enosmernih razmerah?


Glede enosmernega toka sem mislil na napajanje recimo procesorja na matični plošči. Kot jaz razumem se integrirana vezja napajajo z enosmernim tokom. Če bi uporabil izmeničnega bi skuril stvar.

WarpedGone ::

A sm js zgoraj pojasnilo napisal v kitajščini, da ga noben ne zapopade?

Enosmerni tok na mamaplati je daleč od konstantnega toka, je poln nihanj in 'prehodnih' oz spremenljivih pojavov, za katere tuljava niti slučajno ni navadna žica, kondenzator pa ne izolator.
Zbogom in hvala za vse ribe

Zgodovina sprememb…

marjan_h ::

Aja..

Mislim da sedaj razumem. Torej uporablja se enosmerni tok, vendar zaradi preklopov med tranzistorji to ni več enosmerni tok, ampak je kvazi-dvosmerni. Torej je spremenljive narave.

Sedaj pa če gledamo razmere v enosmernih pogojih (ne računalništvo).

Se tuljava obnaša kot kratki stik, kondenzator pa kot odprte sponke. Vsaj tako sem prebral do sedaj.

WarpedGone ::

Ja, "ko se razmere stabilizirajo", je tuljava navadna žica - ima nek konstanten majhen R, kondenzator pa izolator - ima nek konstanten velik R.
Ko tokorog prekineš, pa hoče tok iz neke 'konstantne' vrednosti padit na 0, kar povzroči spreminanje magnetnega polja v tuljavi, kar povzroči induciranje napetosti in še kup drugih zanimivih reči.
Zbogom in hvala za vse ribe

phuntaox ::

ja in večja in hitrejša je sprememba toka (recimo iz 1A prekinjeno na 0A), večja in "ostrejša" je napetostna špica,ki se generira. Evo ti zdaj enotino stopnico; odvajaš, dobiš enotin impulz.
Pri večjih energetskih sistemih, ko so tokovi kar ogromni, se zgodi, ko naprimer odklopnik odklopiv daljnovod, da je zaradi prekinjenega toka inducira taka napetost, da vžge oblok med kontaktoma...in ga je treba pogasit (kar se zgodi avtomatsko)...

marjan_h ::

Ja tuljava nasprotuje hitrim spremembam toka, medtem ko kondenzator nasprotuje hitrim spremembam napetosti.

Jaz si stvari predstavljam pri tuljavi tako, da ko izklopiš tok se magnetno polje zmanjša. Vendar tista energija ki je shranjena v magnetnem polju se mora nekam sprostiti. Zato se inducira napetost? Vendar zakaj v nasprotno smer kot teče tok?

phuntaox ::

lentzovo pravilo.

napetost se inducira v zanki, skozi katero se spreminja magnetni pretok, ne?
u(t)= - d(fi)/dt
Tisti minus pove, da če pretok raste, bo napetost taka, da bo pognala tok, ki bo tej spremembi nasprotoval - se pravi bo napetost "padala" - šla bo v negativno smer. in obratno.

če pretok pada (pada tok, ki ga povzroči), ga bo induciran tok skušal obdržati gor, bo v isti smer, se bo sešteval z njim.

marjan_h ::

In kako je on to ugotovil?

Potemtakem če jaz pravilno razumem to pravilo več toka k dovajaš v tuljavo manjša je napetost na njej?

phuntaox ::

Mislim, da je bilo nekaj v smislu slučaja, da je meril napetosti v nekem (očitno) induktivnem vezju in ko je preklopil stikalo iz 1 v 0 in 0 v 1, je igla vedno poskočila - napetostna špica, ampak vedno v drugo smer.

zakaj bi bilo tako kot praviš?
ne vem, kaka je kaj tvoje izobraževalno ozadje (če lahko zaupaš?)...zato ne vem točno, kako (detajlno) ti naj odgovorim?

- Kaj pomeni več toka v tuljavo glede magnetnega polja, ki ga ta tok generira?
- Kako je magnetno polje povezano s magnetnim pretokom?
- Kaj pravi enačba za inducirano napetost?

marjan_h ::

moje področje je računalništvo, vendar se moram naučiti sedaj tudi osnove delovanje elementov. Enačb mi ni treba poznati le delovanje pa moram razumeti.

Glede delovanje tuljave si napisal, da če pretok raste (verjetno tok elektrine skozi tuljavo), potem se generira tok ki nasprotuje spremembi in napetost pade.

Iz tega sem sklepal da več amperov, pomeni manjšo napetost. Sicer se sliši ne logično. Vendar če si rekel da nasprotuje toku in napetost pade.

Če ni tako, želim le vedeti UI karakteristiko(kakor temu vi pravite) za tuljavo in kondenzator.

bosto ::

Narobe si sklepal. Sprememba toka (npr. pulz) je tista ki inducira napetost, ne pa stalna velika vrednost.

marjan_h ::

aja...

Kako je pa s tem recimo če tok povečamo, a napetost raste linearno na tuljavi ali kako drugače? In kako je z kondenzatorjem?

bosto ::

Znaš odvajat grafično?
Nariši si eno odsekoma linearno funkcijo in jo odvajaj. Če si predstavljaš da narisana funkcija predstavlja tok skozi tuljavo, bo odvod predstavljal negativno vrednost inducirane napetosti na idealni tuljavi, če si predstavljaš da taista funkcija predstavlja napetost na kondezatorju, pa bo odvod predstavljal negativno vrednost toka skozi idealni kondenzator.

marjan_h ::

odvod linearne funkcije je ravna črta.

bosto ::

Jah, že. Ampak, preberi še enkrat kaj sem napisal v prejšnem postu.

marjan_h ::

na ordinatni osi se nč ne spremeni. Konstantno je.

Sicer jaz sprašujem o napetosti na tuljavi. Pri uporu vem da je tok skozi njega in napetost na njem podana z ohmovim zakonom.

za tole pa sedaj nisem prepričan.

phuntaox ::

mislim, da smo ti do sedaj napisali kar nekaj dobrih odgovorov, ki pa jih mogoče nisi dovolj temeljito preštudiral ....?

bosto je izjavil:

.. Če si predstavljaš, da narisana funkcija predstavlja tok skozi tuljavo, bo odvod predstavljal negativno vrednost inducirane napetosti na idealni tuljavi..


se pravi, če bo tok skozi tuljavo linearno rastel, bo napetost na njem enosmerna in konstantna.
če bo tok skozi tuljavo sin(x), bo napetost cos(x). in tako na prej.

bosto ::

Jah, sam, kaj je tisto kar je konstatno? Meni se zdi da ne znaš povezat matematike ki opisujejo elemente z fizikalnimi količinami.

marjan_h ::

ja tisto kar je konstantno je y osi. mislil sem na napetost. Edino težko si predstavljam da če linearno tok povečuješ, da je napetost konstantna.

bosto ::

Jah, ampak točno tako reč dela :)

marjan_h ::

Za kondenzator ste pa rekli da je ravno obratno. Pri dovajanju konstantnega toka v kondenzator se potem napetost povečuje linearno.

Ja to mislim da je logično, več ko elektronov gre not večja napetost na kondezatorju. Faradi pa itak samo označujejo koliko elektrine sprejme.

Za tuljavo pa khm...

Pri dovajanju konstantnega toka, torej odvod --> sledi da se napetost sploh ne povečuje...

Take stvari si težko zapomniš dokler jih ne dokažeš.

phuntaox ::

no, kakšne oblike pa bi moral biti tok, da bi napetost na tuljavi linearno rastla?

marjan_h ::

integral od linearne funkcije

bosto ::

Spet narobe razmišljaš :)
Pri kondenzatorju se mora napetost spreminjat, in potem skozenj teče nek tok.

Kar si napisal za tuljavo pa velja. Vsaj dokler se pogovarjaš o idealnem elementu. Realna tuljava ima pač tudi neko upornost, zaradi česar bo nastal nek padec napetosti tudi pri enosmernem toku. Ampak fizikalni razlogi za nastanek te napetosti nimajo veze z indukcijo, kot je to pri izmeničnem/spremenljivem toku.

marjan_h ::

potem ni integral?

Tisto kar sem napisal o kondenzatorju se mi zdi prav.

bosto ::

Je integral, seveda. Ampak za kondenzator se motiš glede vzroka. Poglej malo formule :) Pri kondezatorju sprememba napetosti povzroči nek tok, pri tuljavi pa ravno obratno, sprememba toka povzroči neko napetost. Pa mislim da so ti to že napisali, sam nekak ne moreš(nočeš) verjet tega :D

phuntaox ::

ja tako je..intergral od linearne funkcije? kvadratna funkcija (polovic).
---
!tudi za kondenzator imaš prav: "Pri dovajanju konstantnega toka v kondenzator se potem napetost povečuje linearno. "

-----
Pri dovajanju konstantega toka v tuljavo je napetost na njenih sponkah, lahko rečeš tudi padec napetosti na njej, enak 0 (odvod konstante). Se pravi, da ni čist točno, ko si rekel, da se ne povečuje...lahko je 5V in se ne povečuje, kar pa ni res, ker je napetost enaka 0V.

tu je govora o idealni zračni tuljavi, ki je linearen element, ker je njena induktivnost odvisna le od števila ovojev in geometrijskih lastnosti navitja. Čim pa v navitje vstavimo železno jedro, pa postane induktivnost odvisna še od TOKA, kar pa spremeni tako tuljavo v nelinearen element!







Duality %28electrical circuits%29 @ Wikipedia

bosto, mislim, da se motiš glede vzroka:

pri tuljavi napetost fazno prehiteva tok, kljub temu, da sprememba toka povzroči tisto napetost.
pri kondenzatorju pa tok prehiteva napetost.. oz. napetost zaostaja za tokom za 90° (pri idealnem C).

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: phuntaox ()

A. Smith ::

phuntaox je izjavil:

... ampak to pod predpostavko, če je vhodni signal sinusni? Ker je odvod&integral sinusnega signal po obliki enak..
če pa damo na vhod recimo kvadratni signal, pa po integraciji dobimo trikotno napetost, ali ne?

Da, tako je, sinus not - sinus ven, enake frekvence.
"Be professional, be polite,
but have a plan to kill everyone you meet".
- General James Mattis

bosto ::

Jah, ni zastonj v formuli za tok skozi kondenzator napetost na desni :)


Edit: popravil lapsus.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: bosto ()

phuntaox ::

a šit zdaj sem še jaz moral popravit, da ni moj post lapsus:)

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: phuntaox ()

marjan_h ::

to da je napetost na tuljavi enaka 0, je ker tuljava hrani energijo v magnetnem polju. Kondenzator pa v obliki elektronov med dvema elektrodama.

bosto ::

Ne bo držalo. Poglej si kako je definirana napetost.

Btw. ti to sprašuješ za šolo al si samo jako firbčen ?

phuntaox ::

Pa ti si napisal, da sprememba napetosti na kondenzatorji povroči tok.. ..
kar ni popolnoma res, ker odvod napetosti, ki se po času spreminja (d U(t)) je bolj sprememba spremembe napetosti.
right?
se pravi, KAKO se spreminja napetost, ne da SE spreminja. To je kar bistvena razlika.

če imaš idealen prazen kondenzator 0V... in gor prtisneš neko enosmerno konstantno napetost...
kakšen bo tok? drugače rečeno, kako se kondenzator (idealen, brez upornosti) nabije na to napetost?
.... tokovni impulz, tokovna špica.

bosto ::

phuntaox je izjavil:

Pa ti si napisal, da sprememba napetosti na kondenzatorji povroči tok.. ..
kar ni popolnoma res, ker odvod napetosti, ki se po času spreminja (d U(t)) je bolj sprememba spremembe napetosti.
right?
se pravi, KAKO se spreminja napetost, ne da SE spreminja. To je kar bistvena razlika.

če imaš idealen prazen kondenzator 0V... in gor prtisneš neko enosmerno konstantno napetost...
kakšen bo tok? drugače rečeno, kako se kondenzator (idealen, brez upornosti) nabije na to napetost?
.... tokovni impulz, tokovna špica.



Um, to je meni namenjeno?
«
1
2


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

asinhronski elektromotor kot generator (strani: 1 2 )

Oddelek: Elektrotehnika in elektronika
8124461 (9927) A. Smith
»

Izračun toka v preprostem vezju

Oddelek: Elektrotehnika in elektronika
153836 (3184) Red_Mamba
»

Demagnetizator

Oddelek: Elektrotehnika in elektronika
233199 (2627) Brane2
»

El. nihajni krog

Oddelek: Elektrotehnika in elektronika
252553 (2119) Brane2
»

Dodajanje kondenzatorjev (strani: 1 2 )

Oddelek: Elektrotehnika in elektronika
596387 (5511) OwcA

Več podobnih tem