Analýza zložitých obvodov môže byť často skľučujúcou úlohou a v takom prípade prichádza na záchranu Theveninova veta tým, že poskytuje výkonný nástroj na zjednodušenie a pochopenie jednosmerných obvodov. Použitím tejto vety môžu inžinieri rozdeliť zložité siete na jednoduchšie ekvivalentné obvody, vďaka čomu je analýza lepšie spravovateľná. V tomto článku preskúmame podstatu Theveninovej vety a poskytneme praktické príklady na upevnenie nášho chápania.
Theveninova veta
Podľa Theveninovej vety môže byť akákoľvek lineárna, bilaterálna sieť tvorená odpormi, zdrojmi napätia a zdrojmi prúdu nahradená obvodom, ktorý používa iba jeden zdroj napätia a jeden odpor ako ekvivalent. Ekvivalentný obvod Thevenin je názov pre tento kondenzovaný obvod.
Existujú dve primárne časti ekvivalentného obvodu Thevenin, jedna je Thevenin napätie (V th ) a druhým je rezistencia na Thevenin (R th ). Theveninovo napätie predstavuje napätie naprázdno na príslušných svorkách, zatiaľ čo odpor Thevenin označuje odpor medzi týmito svorkami, keď sú všetky nezávislé zdroje deaktivované (nahradené ich vnútornými odpormi).
Aplikácia Theveninovej vety
Ak chcete určiť ekvivalentný obvod Thevenin daného komplexného obvodu jednosmerného prúdu, postupujte takto:
Krok 1: Identifikujte svorky, na ktorých chcete nájsť ekvivalentný obvod.
Krok 2: Odstráňte všetky záťaže pripojené k týmto svorkám.
Krok 3: Vypočítajte napätie naprázdno (Vth) obvodu na svorkách.
Krok 4: Vypočítajte Theveninov odpor (Rth) deaktiváciou všetkých nezávislých zdrojov a určením ekvivalentného odporu medzi svorkami.
Krok 5: Rekonštruujte Thevenin ekvivalentný obvod pomocou Vth a Rth.
Príklad
Na demonštráciu Theveninovej vety som uvažoval o obvode s tromi paralelnými odpormi a jedným zaťažovacím odporom a jedným zdrojom napätia:
Najprv odstránime odpor záťaže a vypočítame napätie na odpore záťaže, takže odpory R1 a R2 sú v sérii, takže cez R3 nebude prúdiť žiadny prúd. Na výpočet prúdu pretekajúceho cez odpory:
Teraz umiestnite hodnoty:
Teraz vypočítajte napätie na rezistoroch:
Takže napätie na R1 a R2 je 16,5 voltov, čo znamená, že napätie na odpore záťaže bude tiež 16,5 V, takže napätie Thevenin je 16,5 voltov
Krok 2: Teraz skratujte zdroj napätia v obvode a vypočítajte Theveninov odpor, pre ktorý je rovnica:
Teraz máme naše napätie a odpor Thevenin, takže teraz pomocou zákona ohmov vypočítame zaťažovací prúd:
Na výpočet záťažového napätia použite:
Nižšie je uvedený ekvivalentný obvod Thevenin pre obvod, ktorý som predtým zvažoval:
Záver
Thevenin's Theorem poskytuje výkonnú techniku na zjednodušenie zložitých jednosmerných obvodov na lepšie spravovateľné ekvivalentné obvody Thevenin. Nahradením zmiešaných sietí jediným zdrojom napätia a rezistorom môžu inžinieri efektívnejšie analyzovať a pochopiť správanie obvodu.