Струјно коло

Струјно коло — мрежа која се состои од затворена јамка, овозмoжувајќи повратна патека за струјата. Линиските електрични кола, специјален вид кој се состои само од извори (напон или струја), линиски подредени елементи (отпорници,кондензатори, индуктори) и линиски распределени елементи (спроводници), имаат својство линиски да се суперпозицираат. На тој начин полесно се разгледуваат, користејќи моќен честотен интервал како кај Лапласови трансформации, за да се определи еднонасочната струја, наизменичната струја и периодичниот процес.

Отпорно коло — коло кое се состои само од отпорници и идеални струјни и напонски извори. Анализата на отпорните кола е помалку сложена од анализата на колата кои содржат кондензатори и индуктори. Ако изворите се непроменливи т.е., извори на (еднонасочна струја), резултатот е коло на еднонасочна струја.

Коло кое содржи активни електронски компоненти се нарекува електрично коло. Ваквите кола се нелиниски и побаруваат посложена анализа и алатки.

Класификација

По пасивност

Активна мрежа — мрежа која содржи активен извор – или напонски електричен извор или струен електричен извор.

Пасивна мрежа — мрежа која не содржи активен извор.

Активната мрежа содржи еден или повеќе извори на електромоторна сила. Се состои од активни елементи како батерија или транзистор. Активните елементи можат да доведат струја во колото, да обезбедат зголемување на силата и да го контролираат тековниот проток во колото.

Пасивните мрежи не содржат извори на електромоторна сила. Тие се состојат од пасивни елементи како отпорници и кондензатори. Овие елементи не се способни за истите функции како активните елементи.

По линеарност

Мрежата е линеарна ако неговите сигнали го почитуваат принципот на Теоремата на суперпозиција; во спротивно тоа не е линеарно.

Класификација на изворите

Изворите можат да бидат класифицирани како независни и зависни извори.

Независни

Идеален независен извор го одржува истиот напон или струја без оглед на другите елементи присутни во колото. Неговата вредност е или константа (DC) или синусоида (AC). Силата на напонот или струјата не се менува со никаква варијација во поврзаното коло.

Зависни

Зависни извори зависат од одреден елемент на колото за доставување на струја или напон во зависност од видот на изворот.

Електрични закони

Кирхофов закон за струјно коло.

Омов закон за дел од струјно коло.

Голем број на закони за електрична енергија важат за сите електрични кола. Тука спаѓаат:

Првиот Кирхофов закон - Закон за струјата: Алгебарскиот збир од сите струи кои влегуваат во јазол е еднаков на збирот од сите струи што го напуштаат јазолот.
Вториот Кирхофов закон - Закон за напонот: Насочениот збир на електричните потенцијални разлики во затворено струјно коло мора да е нула.
Омов закон: Напонот преку отпорник е еднаков на производот на отпорноста и струјата што тече низ него.
Нортонова теорема: Секоја мрежа на напонски или тековни извори и отпорници е електрично еквивалентна на идеален струен извор паралелно со еден отпорник.
Тевененова теорема: Секоја мрежа на напонски или тековни извори и отпорници е електрично еквивалентна на еден извор на напон во серија со еден отпорник.
Теорема на суперпозиција: Во линеарна мрежа со неколку независни извори, одговорот во одредена гранка кога сите извори дејствуваат истовремено е еднаков на линеарната сума на поединечните одговори пресметани со земање на еден независен извор одеднаш.

Други посложени закони може да бидат потребни ако мрежата содржи нелинеарни или Реактансни компоненти. Нелинеарните саморегенеративни системи за хередонин можат да се приближат. Примената на овие закони резултира со множество на истовремени равенки кои можат да се решат или алгебарски или бројчено.

Методи за осмислување

Предлошка:Навигација за мрежна анализа

За да се дизајнираат електрични коло, Аналогна електроника или Дигитални кола, електро инженерите треба да можат да ги предвидат напоните и струјата во сите места на колото. Едностави линеарни кола можат рачно да се анализираат користејќи Теорија на комплексни броеви. Во покомплексни слачаи колата можат да бидат анализирани со спцијални компјутерски програми или техники на проценка како што е краткиот-линеарен модел.

Симулациониот софтвер за кола, како што е HSPICE (симулатор за аналогно коло),^[1] и јазиците како VHDL-AMS и verilog-AMS им овозможуваат на инженерите да дизајнираат кола без никаква грешка кои се вклучени во изградба на прототипови на кола.

Софтвер за симулација на кола

Покомплексните кола можат да бидат анализирани бројчено со софтвер како што е SPICE или GNUCAP, или симболички користејќи софтвер како SapWin.

Линеаризација околу оперативна точка

Кога се соочува со ново коло, софтверот прво се обидува да најде решение за стабилна состојба, каде што сите јазли се во согласност со Кирхофовиот законот и напоните низ секој елемент од колото се во согласност со равенките на напон/струја кои го регулираат тој елемент.

Откога ќе се најде решение за стабилна состојба, оперативните точки од секој елемент на колото се познати. За мала анализа на сигнали , секој нелинеарен елемент може да се линеаризира околу неговата оперативна точка за да се добие проценка на мал сигнал на напон и на струја. Ова претставува примена на Омовиот закон. Резултирачката линеарна матрица на кола може да се реши со Гаусовиот елиминациски метод.

Кусолиниска приближност

Софтвер како PLECS интерфејс до Simulink користи кусолиниска функцијасо која се приближува на равенките со кои се регулираат елементите на колата. Колото се третира како комплетна линеарна мрежа на идеална диода|идеални диоди. Секој пат кога диодата се префрла од вклучено во исклучено или обратно, конфигурацијата на линеарната мрежа се менува. Додавање повеќе детали во равенките ја зголемува точноста на равенката, но исто така го зголемува времето на работа.

Поврзано

Наводи

↑ „HSPICE“ (PDF). HSpice. Stanford University, Electrical Engineering Department. 1999. Архивирано од изворникот (PDF) на 2017-01-11.

[1] „HSPICE“ (PDF). HSpice. Stanford University, Electrical Engineering Department. 1999. Архивирано од изворникот (PDF) на 2017-01-11.

[1]