Πάρτε μια χαμηλού κόστους πρόσβαση στο TINACloud για να επεξεργαστείτε τα παραδείγματα ή να δημιουργήσετε τα δικά σας κυκλώματα
Το Θεώρημα του Thévenin's επιτρέπει σε κάποιον να αντικαταστήσει ένα περίπλοκο κύκλωμα με ένα απλό ισοδύναμο κύκλωμα που περιέχει μόνο μια πηγή τάσης και μια σειρά συνδεδεμένη αντίσταση. Το θεώρημα είναι πολύ σημαντικό τόσο από θεωρητική όσο και από πρακτική άποψη.
Συνοπτικά, το Θεώρημα του Thévenin's λέει:
Οποιοδήποτε γραμμικό κύκλωμα δύο τερματικών μπορεί να αντικατασταθεί από ένα ισοδύναμο κύκλωμα που αποτελείται από μια πηγή τάσης (VTh) και μια σειρά αντιστάσεων (RTh).
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το ισοδύναμο κύκλωμα Thévenin παρέχει ισοδυναμία μόνο στα τερματικά. Προφανώς, η εσωτερική δομή και συνεπώς τα χαρακτηριστικά του αρχικού κυκλώματος και το ισοδύναμο Thévenin είναι αρκετά διαφορετικά.
Η χρήση του θεωρήματος του Thevenin είναι ιδιαίτερα επωφελής όταν:
- Θέλουμε να επικεντρωθούμε σε ένα συγκεκριμένο τμήμα ενός κυκλώματος. Το υπόλοιπο κύκλωμα μπορεί να αντικατασταθεί από ένα απλό ισοδύναμο Thevenin.
- Πρέπει να μελετήσουμε το κύκλωμα με διαφορετικές τιμές φορτίου στα τερματικά. Χρησιμοποιώντας το ισοδύναμο Thevenin μπορούμε να αποφύγουμε να αναλύουμε το σύνθετο αρχικό κύκλωμα κάθε φορά.
Μπορούμε να υπολογίσουμε το ισοδύναμο Thevenin σε δύο βήματα:
- Υπολογίστε το RTh. Ρυθμίστε όλες τις πηγές στο μηδέν (αντικαταστήστε τις πηγές τάσης με βραχυκύκλωμα και πηγές ρεύματος με ανοικτά κυκλώματα) και στη συνέχεια βρείτε την συνολική αντίσταση μεταξύ των δύο ακροδεκτών.
- Υπολογίστε το VΘ. Βρείτε την τάση ανοικτού κυκλώματος μεταξύ των ακροδεκτών.
Για παράδειγμα, ας χρησιμοποιήσουμε το Θεώρημα του Thévenin's για να βρούμε το αντίστοιχο κύκλωμα του παρακάτω κυκλώματος.
Η λύση TINA δείχνει τα βήματα που απαιτούνται για τον υπολογισμό των παραμέτρων Thevenin:
Φυσικά, οι παράμετροι μπορούν να υπολογιστούν εύκολα χρησιμοποιώντας τους κανόνες των παράλληλων κυκλωμάτων που περιγράφονται στα προηγούμενα κεφάλαια:
RT:=R3+Replus(R1,R2);
VT:= Vs*R2/(R2+R1);
RT=[10]
VT=[6.25]
#Πρώτα ορίστε το replus χρησιμοποιώντας το λάμδα:
Replus= λάμδα R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
RT=R3+Replus(R1,R2)
VT=Vs*R2/(R2+R1)
print("RT= %.3f"%RT)
print("VT= %.3f"%VT)
Άλλα παραδείγματα:
Παράδειγμα 1
Εδώ μπορείτε να δείτε πώς το ισοδύναμο Thévenin απλοποιεί τους υπολογισμούς.
Βρείτε το ρεύμα της αντιστάσεως φορτίου R εάν η αντίσταση του είναι:
1.) 0 ohm; 2.) 1.8 ohm; 3.) 3.8 ohm 4.) 2.8.ohm
Πρώτα βρείτε το ισοδύναμο Thévenin του κυκλώματος σε σχέση με τους ακροδέκτες του R, αλλά χωρίς R:
Τώρα έχουμε ένα απλό κύκλωμα με το οποίο είναι εύκολο να υπολογίσουμε το ρεύμα για τα διαφορετικά φορτία:
Παράδειγμα με περισσότερες από μία πηγές:
Παράδειγμα 2
Βρείτε το αντίστοιχο κύκλωμα Thévenin.
Λύση από την ανάλυση DC της TINA:
Το περίπλοκο κύκλωμα παραπάνω, τότε, μπορεί να αντικατασταθεί από το απλό κύκλωμα σειράς παρακάτω.
{Χρησιμοποιώντας τους νόμους του Kirchhoff}
Sys Vt
Vt/R+(Vt-Vs2)/R3+(Vt-Vs1)/R1-Is=0
τέλος?
Vt=[187.5]
Rt:=Replus(R,replus(R1,R3));
Rt=[5]
εισαγωγή numpy ως np
#Πρώτα ορίστε το replus χρησιμοποιώντας το λάμδα:
Replus= λάμδα R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
#Έχουμε μια εξίσωση που
#θέλουμε να λύσουμε:
#Vt/R+(Vt-Vs2)/R3+(Vt-Vs1)/R1-Is=0
#Γράψτε τη μήτρα
#των συντελεστών:
A= np.array([[(1/R)+(1/R3)+(1/R1)]])
#Γράψτε τη μήτρα
#των σταθερών:
b= np.array([[(Vs2/R3)+(Vs1/R1)+Is]])
Vt= np.linalg.solve(A,b)[0]
print("Vt lin= %.3f"%Vt)
#Εναλλακτικά μπορούμε εύκολα να λύσουμε
#η εξίσωση με μία άγνωστη μεταβλητή για το Vt:
Vt=(Vs2/(R3/R+R3/R1+1))+(Vs1/(R1/R+R1/R3+1))+(Is/(1/R+1/R3+1/R1))
print("Vt alt= %.3f"%Vt)
Rt=Replus(R,Replus(R1,R3))
print("Rt= %.3f"%Rt)