Gaukite prieinamą prieigą prie „TINACloud“, kad galėtumėte redaguoti pavyzdžius arba sukurti savo grandines
Thévenino teorija apie kintamosios srovės grandines su sinusiniais šaltiniais yra labai panaši į teoremą, kurią išmokome nuolatinės srovės grandinėms. Vienintelis skirtumas yra tas, kad turime apsvarstyti varža VIETOJ atsparumas. Trumpai tariant, Thévenino kintamosios srovės grandinių teorema sako:
Bet kurią dviejų galinių linijų grandinę galima pakeisti lygiaverte grandine, kurią sudaro įtampos šaltinis (VTh) ir serijos varža (ZTh).
Kitaip tariant, Thévenino teorema leidžia sudėtingą grandinę pakeisti paprasta ekvivalente grandine, kurioje yra tik įtampos šaltinis ir nuosekliai sujungta varža. Teorema yra labai svarbi tiek teoriniu, tiek praktiniu požiūriu.
Svarbu pažymėti, kad „Thévenin“ ekvivalento grandinė suteikia ekvivalentą tik gnybtuose. Akivaizdu, kad pradinės grandinės vidinė struktūra ir „Thévenin“ atitikmuo gali būti gana skirtingi. Kintamosios srovės grandinėms, kurių varža priklauso nuo dažnio, lygiavertė galia yra vienas tik dažnis.
Thévenino teoremos naudojimas yra ypač naudingas, kai:
· norime sutelkti dėmesį į konkrečią grandinės dalį. Likusią grandinę galima pakeisti paprastu „Thévenin“ ekvivalentu.
· mes turime ištirti grandinę su skirtingomis apkrovos vertėmis gnybtuose. Naudodamiesi „Thévenin“ ekvivalentu, galime išvengti poreikio kiekvieną kartą analizuoti sudėtingą pradinę grandinę.
„Thévenin“ ekvivalento grandinę galime apskaičiuoti dviem etapais:
1. Apskaičiuoti ZTh. Nustatykite visus šaltinius į nulį (įtampos šaltinius pakeiskite trumpaisiais jungimais, o srovės šaltinius - atviromis grandinėmis) ir suraskite bendrą varžą tarp dviejų gnybtų.
2. Apskaičiuoti VTh. Raskite atvirosios grandinės įtampą tarp gnybtų.
Nortono teorema, jau pateikta nuolatinės srovės grandinėms, taip pat gali būti naudojama kintamosios srovės grandinėse. Kintamosios srovės grandinėms taikoma Nortono teorema teigia, kad tinklą galima pakeisti a srovės šaltinis lygiagrečiai su varža.
Mes galime apskaičiuoti Nortono ekvivalento grandinę dviem etapais:
1. Apskaičiuoti ZTh. Nustatykite visus šaltinius į nulį (įtampos šaltinius pakeiskite trumpaisiais jungimais, o srovės šaltinius - atviromis grandinėmis) ir suraskite bendrą varžą tarp dviejų gnybtų.
2. Apskaičiuoti ITh. Raskite trumpojo jungimo srovę tarp gnybtų.
Dabar pažiūrėkime keletą paprastų pavyzdžių.
Pavyzdys 1
Raskite taškų A ir B tinklo „Thévenin“ atitikmenį: f = 1 kHz, vS(T) = 10 cosw ×t V.
Pirmasis žingsnis yra rasti atvirosios grandinės įtampą tarp taškų A ir B:
Atviros grandinės įtampa naudojant įtampos padalijimas:
= -0.065 - j2.462 = 2.463 e-j91.5º V
Tikrinimas naudojant TINA:
Antras žingsnis - pakeisti įtampos šaltinį trumpuoju jungimu ir rasti varžą tarp taškų A ir B:
Čia yra „Thévenin“ ekvivalentinė grandinė, galiojanti tik 1 kHz dažniu. Vis dėlto pirmiausia turime išspręsti CT talpą. Santykio naudojimas 1 /wCT = 304 ohm, randame CT = 0.524 uF
Dabar mes turime sprendimą: RT = 301 ohm ir CT = 0.524 m F:
Tada mes galime naudoti TINA vertėją, kad patikrintume Thévenin ekvivalentinės grandinės skaičiavimus:
VM: = 10;
f: = 1000;
om: = 2 * pi * f;
Z1: = R1 + j * om * L;
Z2: = R2 / (1 + j * om * C * R2);
VT: = VM * Z2 / (Z1 + Z2);
VT = [- 64.0391m-2.462 * j]
abs (VT) = [2.4629]
abs (VT) / sqrt (2) = [1.7415]
radtodeg (lankas (VT)) = [- 91.49]
ZT: = Replus ((R1 + j * om * L), replusas (R2, (1 / j / om / C)));
ZT = [301.7035-303.4914 * j]
Abs (ZT) = [427.9393]
radtodeg (lankas (ZT)) = [- 45.1693]
Ct: = - 1 / im (ZT) / om;
Ct = [524.4134n]
importuoti matematiką kaip m
importuoti cmath kaip c
#Leiskite supaprastinti sudėtingų tekstų spausdinimą
#skaičiai didesniam skaidrumui:
cp= lambda Z : "{:.4f}".format(Z)
#Apibrėžkite replus naudodami lambda:
Replus = lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
VM=10
f = 1000
om=2*c.pi*f
Z1 = kompleksas (R1,om*L)
Z2 = R2 / kompleksas (1, om * C * R2)
VT = VM*Z2 / (Z1 + Z2)
spausdinti („VT=“, cp (VT))
spausdinti (“abs(VT)= %.4f”%abs(VT))
print(“abs(VT)/sqrt(VT)= %.4f”%(abs(VT)/m.sqrt(2)))
print("laipsniai(lankas(VT))= %.4f"%m.degrees(c.phase(VT)))
ZT = Replus (kompleksas (R1,om*L),Replus (R2,1/1j/om/C))
spausdinti („ZT=“, cp (ZT))
spausdinti (“abs(ZT)= %.4f”%abs(ZT))
print(“laipsniai(arc(ZT))= %.4f”%m.degrees(c.phase(ZT)))
Ct=-1/ZT.imag/om
spausdinti („Ct=“, Ct)
Atkreipkite dėmesį, kad aukščiau pateiktame sąraše mes naudojome funkciją „replus“. „Replus“ sprendžia lygiagrečią dviejų varžų ekvivalentą; y. jis suranda sandaugą virš dviejų lygiagrečių impedansų sumos.
Pavyzdys 2
Raskite grandinės Norton atitikmenį 1 pavyzdyje.
f = 1 kHz, vS(T) = 10 cosw ×t V.
Ekvivalentinė varža yra tokia pati:
ZN= (0.301-j0.304) kW
Toliau raskite trumpojo jungimo srovę:
IN = (3.97-j4.16) mA
Ir mes galime patikrinti savo rankų skaičiavimus pagal TINA rezultatus. Pirmiausia atviros grandinės varža:
Tada trumpojo jungimo srovė:
Ir galiausiai Nortono atitikmuo:
Tada mes galime naudoti TINA vertėją norėdami rasti „Norton“ ekvivalentinius grandinės komponentus:
VM: = 10;
f: = 1000;
om: = 2 * pi * f;
Z1: = R1 + j * om * L;
Z2: = R2 / (1 + j * om * C * R2);
IN: = VM / Z1;
IN = [3.9746m-4.1622m * j]
abs (IN) = [5.7552m]
abs (IN) / sqrt (2) = [4.0695m]
radtodeg (lankas (IN)) = [- 46.3207]
ZN: = Replus ((R1 + j * om * L), replusas (R2, (1 / j / om / C)));
ZN = [301.7035-303.4914 * j]
Abs (ZN) = [427.9393]
radtodeg (lankas (ZN)) = [- 45.1693]
CN: = - 1 / im (ZN) / om;
CN = [524.4134n]
importuoti matematiką kaip m
importuoti cmath kaip c
#Leiskite supaprastinti sudėtingų tekstų spausdinimą
#skaičiai didesniam skaidrumui:
cp= lambda Z : "{:.4f}".format(Z)
#Apibrėžkite replus naudodami lambda:
Replus = lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
VM=10
f = 1000
om=2*c.pi*f
Z1 = kompleksas (R1,om*L)
Z2 = R2 / kompleksas (1, om * C * R2)
IN=VM/Z1
spausdinti („IN=“, cp(IN))
spausdinti (“abs(IN)= %.4f”%abs(IN))
print(“laipsniai(arc(IN))= %.4f”%m.degrees(c.phase(IN)))
print(“abs(IN)/sqrt(2)= %.4f”%(abs(IN)/m.sqrt(2)))
ZN = Replus (kompleksas (R1,om*L),Replus (R2,1/1j/om/C))
spausdinti („ZN=“, cp(ZN))
spausdinti (“abs(ZN)= %.4f”%abs(ZN))
print(“laipsniai(lankas(ZN))= %.4f”%m.degrees(c.phase(ZN)))
CN=-1/ZN.imag/om
spausdinti („CN=“, CN)
Pavyzdys 3
Šioje grandinėje apkrova yra nuosekliai sujungta RL ir CL. Šie apkrovos komponentai nėra grandinės dalis, kurios atitikmens mes ieškome. Raskite srovę apkrovoje naudodami grandinės Norton ekvivalentą.
v1(t) = 10 cos wt V; v2(t) = 20 cos (wt + 30°) V; v3(t) = 30 cos (wt + 70°) V;
v4(t) = 15 cos (wt + 45°) V; v5(t) = 25 cos (wt + 50°) V; f = 1 kHz.
Pirmiausia suraskite atviros grandinės varžą Zeq rankomis (be apkrovos).
Skaitmeniškai
Žemiau matome TINA sprendimą. Atkreipkite dėmesį, kad prieš naudodami skaitiklį, mes pakeitėme visus įtampos šaltinius trumpaisiais jungimais.
Dabar trumpojo jungimo srovė:
Trumpojo jungimo srovės apskaičiavimas yra gana sudėtingas. Užuomina: tai būtų tinkamas laikas naudoti „Superpoziciją“. Būdas būtų rasti apkrovos srovę (stačiakampio formos) kiekvienam įtampos šaltiniui, imamui po vieną. Tada susumuokite penkis dalinius rezultatus, kad gautumėte bendrą.
Tiesiog naudosime TINA teikiamą vertę:
iN(t) = 2.77 cos (w ×T-118.27°)
Viską sudėjus (tinklą pakeitus jo „Norton“ ekvivalentu, įkrovos komponentus vėl prijungiant prie išvesties ir įmetant ampermetrą į apkrovą), turime ieškomos apkrovos srovės sprendimą:
Rankiniu būdu apskaičiavę apkrovos srovę galėtume rasti dabartinį padalijimą:
Pagaliau
I = (- 0.544 - j 1.41) A
ir laiko funkcija
i (t) = 1.51 cos (w ×t - 111.1°){Trumpojo jungimo srovė tinklelio srovės metodu}
om: = 2000 * pi;
V1: = 10;
V2:=20*exp(j*pi/6);
V3:=30*exp(j*pi/18*7);
V4:=15*exp(j*pi/4);
V5:=25*exp(j*pi/18*5);
Sys J1, J2, J3, J4
J1*(R-j*2/om/C)+V1+J2*j/om/C+J3*j/om/C=0
J1*j/om/C+J2*(j*om*L-j/om/C)+V4-V2=0
J1*j/om/C+J3*(R+j*om*L-j/om/C)-J4*j*om*L+V3+V5-V4=0
-J3*j*om*L+J4*(R+j*om*L)-V3=0
pabaigą;
J3=[-1.3109E0-2.4375E0*j]
{„nužudyto“ tinklo varža}
ZLC:=j*om*L/(1-sqr(om)*L*C);
ZRL:=j*om*L*R/(R+j*om*L);
ZN:=(R+ZLC)/(1+j*om*C*(R+ZLC))+R+ZRL;
ZN=[1.3923E1-5.8456E0*j]
I:=J3*ZN/(ZN+RL-j/om/C);
I=[-5.4381E-1-1.4121E0*j]
importuoti matematiką kaip m
importuoti cmath kaip c
#Leiskite supaprastinti sudėtingų tekstų spausdinimą
#skaičiai didesniam skaidrumui:
cp= lambda Z : "{:.4f}".format(Z)
om=2000*c.pi
V1=10
V2=20*c.exp(1j*c.pi/6)
V3=30*c.exp(1j*c.pi/18*7)
V4=15*c.exp(1j*c.pi/4)
V5=25*c.exp(1j*c.pi/18*5)
#Turime tiesinę lygčių sistemą
#kurį norime išspręsti J1, J2, J3, J4:
#J1*(R-j*2/om/C)+V1+J2*j/om/C+J3*j/om/C=0
#J1*j/om/C+J2*(j*om*L-j/om/C)+V4-V2=0
#J1*j/om/C+J3*(R+j*om*L-j/om/C)-J4*j*om*L+V3+V5-V4=0
#-J3*j*om*L+J4*(R+j*om*L)-V3=0
importuoti numpy kaip n
#Parašykite koeficientų matricą:
A=n.masyvas([[kompleksas(R,-2/om/C),1j/om/C,1j/om/C,0],
[1j/om/C,1j*om*L-1j/om/C,0,0],
[1j/om/C,0,R+1j*om*L-1j/om/C,-1j*om*L],
[0,0,-1j*om*L,R+1j*om*L]])
b=n.array([-V1,V2-V4,V4-V3-V5,V3])
J1,J2,J3,J4=n.linalg.spręsti(A,b)
spausdinti („J3=“, cp(J3))
# „Numušto“ tinklo varža
ZLC=1j*om*L/(1-om**2*L*C)
ZRL=1j*om*L*R/(R+1j*om*L)
ZN=(R+ZLC)/(1+1j*om*C*(R+ZLC))+R+ZRL
spausdinti („ZN=“, cp(ZN))
I=J3*ZN/(ZN+RL-1j/om/C)
spausdinti („I=“, cp(I))