Az előző három oktatóanyagban összetett elektromos áramkörök megoldását vizsgáltuk Kirchhoff áramköri törvényei, háló-elemzés és végül csomópont-elemzés segítségével. De még sok más “áramköri elemzési tétel” közül választhat, amelyekből ki lehet számítani az áramokat és a feszültségeket az áramkör bármely pontján. Ebben az oktatóanyagban megvizsgáljuk az egyik leggyakoribb áramköri elemzési tételt (Kirchhoff mellett). a Thevenin-tétel, amelyet kifejlesztettek.
Thevenin-tétel kimondja, hogy “Bármely lineáris áramkört, amely több feszültséget és ellenállást tartalmaz, egyetlen soros feszültséggel lehet helyettesíteni egyetlen terheléssel összekapcsolt ellenállással”. szavakkal, bármilyen egyszerű, bármilyen bonyolult elektromos áramkört egyszerűsíteni lehet egy egyenértékű két kapcsos áramkörrel, csak egyetlen állandó feszültségforrással, sorozatosan, ellenállással (vagy impedanciával), amely a terheléshez van kapcsolva, az alábbiak szerint. >
A Thevenin-tétel különösen hasznos az áramellátás vagy az akkumulátoros rendszerek és más összekapcsolt rezisztív áramkörök elemzésében, ahol hatással lesz az áramkör szomszédos részére.
Thevenin egyenértékű cir cuit
Ami az RL terhelési ellenállást illeti, minden komplex “egyportos” ”A több rezisztív áramköri elemből és energiaforrásból álló hálózatot egyetlen egyenértékű Rs ellenállással és egyetlen egyenértékű Vs feszültséggel lehet helyettesíteni. Rs az áramkörre visszatekintő forrásellenállás értéke, Vs pedig a kapocs nyitott áramfeszültsége.
Például vegye figyelembe az előző oktatóanyagok áramkörét.
Először is, az áramkör elemzéséhez el kell távolítanunk a középső 40Ω-os terhelési ellenállást, amely az AB kapcsokon van összekötve, és eltávolítunk minden kapcsolódó ellenállást a feszültségforrással (forrásokkal). Ez úgy történik, hogy rövidre zárják az áramkörhöz csatlakoztatott összes feszültségforrást, azaz v = 0, vagy nyitott áramkörrel kapcsolják be az i = 0 értékű csatlakoztatott áramforrásokat. Ennek oka az, hogy ideális feszültségforrást vagy ideálisat akarunk elérni áramforrás az áramkör elemzéséhez.
Az Rs egyenértékű ellenállás értékét úgy találjuk meg, hogy kiszámítjuk az A és B kapocsról visszatekintő teljes ellenállást, az összes feszültségforrás rövidzárlatával. Ezután megkapjuk a következő áramkört.
Keresse meg az egyenértékű ellenállást (R)
A Vs feszültséget az A és B kapocson átmenő teljes feszültségként definiáljuk, ha szakadt áramkör van közöttük. Ez nincs csatlakoztatva az RL terhelési ellenálláshoz.
Keresse meg az egyenértékű feszültséget (Vs)
Most újra vissza kell csatlakoztatnunk a két feszültséget az áramkörbe, és mivel VS = VAB a hurok körül áramló áram a következőképpen kerül kiszámításra:
Ez a 0,33 amper (330mA) áramerősség mindkét ellenálláson közös, így a 20Ω vagy a 10Ω ellenállás feszültségesése a következőképpen számolható:
VAB = 20 – (20Ω x 0.33amp) = 13.33 volt.
vagy
VAB = 10 + (10Ω x 0.33 amper) = 13,33 volt, ugyanaz.
Ekkor a Thevenin ekvivalens áramköre állna, vagy 6,67Ω soros ellenállás és 13,33v feszültségforrás. Ha a 40Ω-os ellenállást visszakapcsoljuk az áramkörbe, megkapjuk:
és ebből az áramot Az áramkör körül áramló áramlást a következőképpen adjuk meg:
ami ismét megegyezik 0,286 amper értékkel, azt Kirchhoff áramkörét használva találtuk törvény az előző áramköri elemzési oktatóanyagban. a szokásos párhuzamos és soros kapcsolatokba rendezve.
Míg Thevenin áramköri tétele matematikailag leírható az áram és a feszültség szempontjából, ez nem olyan erős, mint a hálós áram elemzése vagy a csomópont feszültség elemzése nagyobb hálózatokban, mert háló vagy csomó elemzésre általában szükség van minden Thevenin gyakorlatban, ezért akár a kezdetektől is használható. A Thevenin tranzisztorok egyenértékű áramkörei, feszültségforrások, például akkumulátorok stb. Azonban nagyon hasznosak az áramkörök tervezésében.
Thevenin tételének összefoglalása
Itt láthattuk, hogy Thevenin tétele egy másik típusú áramköri elemző eszköz, amely bármilyen bonyolult elektromos hálózatot egyszerű áramkörré redukálhat, amely egyetlen feszültségforrásból áll, Vs sorozatban egyetlen ellenállással, Rs.
Ha az A és B kapcsokról nézünk vissza, ez az egyetlen áramkör pontosan ugyanúgy viselkedik elektromosan, mint az általa felváltott komplex áramkör.Ez azt jelenti, hogy az AB terminálok iv kapcsolatai megegyeznek.
Az áramkör Thevenin-tétel alkalmazásával történő megoldásának alapelve a következő:
- 1. Távolítsa el az RL terhelési ellenállást vagy az érintett komponens.
- 2. Keresse meg az RS-t az összes feszültségforrás rövidre zárásával vagy az összes áramforrás nyitott áramkörével.
- 3. Keresse meg a VS-t a szokásos áramköri elemzési módszerekkel.
- 4. Keresse meg az RL terhelési ellenálláson keresztül áramló áramot.