Sudėtingų grandinių analizė dažnai gali būti nelengva užduotis, ir tokiu atveju Thevenin teorema ateina į pagalbą, suteikdama galingą įrankį, leidžiantį supaprastinti ir suprasti nuolatinės srovės grandines. Naudodami šią teoremą, inžinieriai gali suskaidyti sudėtingus tinklus į paprastesnes lygiavertes grandines, todėl analizė tampa lengviau valdoma. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime Thevenino teoremos esmę ir pateiksime praktinių pavyzdžių, kad sustiprintume savo supratimą.
Thevenino teorema
Remiantis Thevenin teorema, bet koks linijinis dvišalis tinklas, sudarytas iš rezistorių, įtampos šaltinių ir srovės šaltinių, gali būti pakeistas grandine, kuri naudoja tik vieną įtampos šaltinį ir vieną rezistorių kaip ekvivalentą. Thevenin ekvivalentinė grandinė yra šios kondensuotos grandinės pavadinimas.
Yra dvi pagrindinės Thevenin ekvivalentinės grandinės dalys, viena yra Thevenin įtampa (V th ) ir kitas yra Thevenin atsparumas (R th ). Thevenin įtampa rodo atviros grandinės įtampą per dominančius gnybtus, o Thevenin varža reiškia varžą tarp tų gnybtų, kai visi nepriklausomi šaltiniai yra išjungti (pakeičiami jų vidinėmis varžomis).
Taikant Thevenino teoremą
Norėdami nustatyti Thevenin ekvivalentinę tam tikros sudėtingos nuolatinės srovės grandinės grandinę, atlikite šiuos veiksmus:
Žingsnis 1: Nurodykite gnybtus, per kuriuos norite rasti lygiavertę grandinę.
2 žingsnis: Nuimkite visas apkrovas, prijungtas prie šių gnybtų.
3 veiksmas: Apskaičiuokite grandinės atviros grandinės įtampą (V-ąją) gnybtuose.
4 veiksmas: Apskaičiuokite Thevenin varžą (Rth), išjungdami visus nepriklausomus šaltinius ir nustatydami lygiavertę varžą tarp gnybtų.
5 veiksmas: Rekonstruokite Thevenin ekvivalentinę grandinę naudodami V ir Rth.
Pavyzdys
Norėdami parodyti Thevenin teoremą, aš išnagrinėjau grandinę, turinčią tris lygiagrečias varžas ir vieną atsparumą apkrovai bei vieną įtampos šaltinį:
Pirmiausia pašaliname apkrovos varžą ir apskaičiuojame įtampą per apkrovos varžą, todėl, kadangi rezistoriai R1 ir R2 yra nuosekliai, per R3 nebus srovės. Norėdami apskaičiuoti srovę, tekančią per varžas:
Dabar pateikiame vertes:
Dabar apskaičiuojame rezistorių įtampą:
Taigi, įtampa tarp R1 ir R2 yra 16,5 volto, o tai reiškia, kad įtampa per apkrovos varžą taip pat bus 16,5 V, taigi Thevenin įtampa yra 16,5 volto.
2 žingsnis: Dabar sutrumpinkite įtampos šaltinį grandinėje ir apskaičiuokite Thevenin varžą pagal šią lygtį:
Dabar turime Thevenin įtampą ir varžą, todėl dabar pagal omų dėsnį apskaičiuojame apkrovos srovę:
Norėdami apskaičiuoti apkrovos įtampą, naudokite:
Žemiau yra Thevenin ekvivalentinė grandinė, kurią aš svarsčiau anksčiau:
Išvada
Thevenin teorema suteikia galingą metodą, leidžiantį supaprastinti sudėtingas nuolatinės srovės grandines į lengviau valdomas Thevenin ekvivalentines grandines. Pakeitus sumaišytus tinklus vienu įtampos šaltiniu ir rezistoriumi, inžinieriai gali efektyviau analizuoti ir suprasti grandinės elgseną.