Định lý của NORTON

Nhấp hoặc Chạm vào các mạch Ví dụ bên dưới để gọi TINACloud và chọn chế độ DC tương tác để Phân tích chúng trực tuyến.
Có quyền truy cập chi phí thấp vào TINACloud để chỉnh sửa các ví dụ hoặc tạo các mạch của riêng bạn

Định lý Norton cho phép chúng ta thay thế một mạch phức tạp bằng một mạch tương đương đơn giản chỉ chứa một nguồn hiện tại và một điện trở được kết nối song song. Định lý này rất quan trọng từ cả quan điểm lý thuyết và thực tiễn.

Nói chính xác, Định lý Norton nói:

Bất kỳ mạch tuyến tính hai cực nào cũng có thể được thay thế bằng một mạch tương đương bao gồm một nguồn hiện tại (IN) và một điện trở song song (RN).

Điều quan trọng cần lưu ý là mạch tương đương Norton chỉ cung cấp tương đương tại các thiết bị đầu cuối. Rõ ràng, cấu trúc bên trong và do đó các đặc tính của mạch gốc và tương đương Norton của nó là khá khác nhau.

Sử dụng định lý Norton đặc biệt thuận lợi khi:

  • Chúng tôi muốn tập trung vào một phần cụ thể của một mạch. Phần còn lại của mạch có thể được thay thế bằng một Norton tương đương đơn giản.
  • Chúng ta phải nghiên cứu mạch với các giá trị tải khác nhau tại các đầu cuối. Sử dụng tương đương Norton, chúng ta có thể tránh phải phân tích mạch gốc phức tạp mỗi lần.

Chúng ta có thể tính toán tương đương Norton theo hai bước:

  1. Tính RN. Đặt tất cả các nguồn về 0 (thay thế các nguồn điện áp bằng các mạch ngắn và nguồn hiện tại bằng các mạch hở) và sau đó tìm tổng trở giữa hai cực.
  2. Tính tôiN. Tìm dòng điện ngắn mạch giữa các cực. Đó là cùng một dòng điện sẽ được đo bằng một ampe kế đặt giữa các cực.

Để minh họa, chúng ta hãy tìm mạch tương đương của Norton cho mạch bên dưới. 


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Giải pháp TINA minh họa các bước cần thiết để tính toán các tham số Norton:

Tất nhiên, các tham số có thể được tính toán dễ dàng bằng các quy tắc của các mạch song song nối tiếp được mô tả trong các chương trước:

RN = R2 + R2 = 4 ohm.

Dòng điện ngắn mạch (sau khi khôi phục nguồn!) Có thể được tính bằng cách sử dụng phân chia hiện tại:

Kết quả mạch tương đương Norton:

{Giải pháp của Người phiên dịch của TINA}
{Sự kháng cự của mạng bị giết}
RN:=R2+R2;
{Dòng nguồn của Norton là
dòng điện ngắn mạch trên nhánh R1}
IN:=Is*R2/(R2+R2);
TRONG=[2.5]
RN=[4]
{Cuối cùng là dòng điện được hỏi}
I:=IN*RN/(RN+R1);
Tôi = [2]
{Dùng phép chia hiện tại}
Id:=Is*R2/(R2+R2+R1);
Mã=[2]
#Giải pháp của Python!
#Sức đề kháng của mạng bị giết:
RN=R2+R2
#Nguồn hiện tại của Norton là
#dòng điện ngắn mạch ở nhánh R1:
IN=Is*R2/(R2+R2)
print(“IN= %.3f”%IN)
print(“RN= %.3f”%RN)
#Cuối cùng dòng điện được hỏi:
I=IN*RN/(RN+R1)
print(“I= %.3f”%I)
#Sử dụng phép chia hiện tại:
Id=Is*R2/(R2+R2+R1)
print(“Id= %.3f”%Id)

Ví dụ khác:

Ví dụ 1

Tìm Norton tương đương với các đầu nối AB của mạch bên dưới


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Tìm dòng điện tương đương Norton bằng TINA bằng cách kết nối ngắn mạch với các thiết bị đầu cuối và sau đó là điện trở tương đương bằng cách vô hiệu hóa các máy phát.

Đáng ngạc nhiên, bạn có thể thấy rằng nguồn Norton có thể bằng không.

Do đó, kết quả tương đương Norton của mạng chỉ là một điện trở 0.75 Ohm.

{Giải pháp của Thông dịch viên của TINA!}
{Sử dụng phương pháp dòng điện lưới!}
sys Isc,I1,I2
-Vs2+I1*(R2+R2)+Is*R2-Isc*R2+I2*R2=0
Isc*(R1+R2)-Is*R2-I1*R2-I2*(R1+R2)=0
I2*(R1+R1+R2)-Isc*(R1+R2)+Is*R2+I1*R2+Vs1=0
kết thúc;
Isc=[0]
Yêu cầu:=Replus(R1,(R1+Replus(R2,R2)));
Yêu cầu=[666.6667m]
#Giải pháp của Python!
nhập numpy dưới dạng np
# Ax=b

#Xác định cộng bằng lambda:
Cộng lại= lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)

#Viết ma trận
# của các hệ số:
A = np.array(
[[R2+R2, R2, -R2],
[-R2, -(R1+R2), R1+R2],
[R2, R1+R1+R2, – (R1+R2)]])

#Viết ma trận
# của các hằng số:
b = np.array([Vs2-Is*R2, Is*R2, -Is*R2-Vs1])

x = np.linalg.solve(A, b)
I1=x[0]
I2=x[1]
Isc=x[2]
print(“Isc= %.3f”%Isc)
Req=Replus(R1,R1+Replus(R2,R2))
print(“Req= %.3f”%Req)

Ví dụ 2 

Ví dụ này cho thấy cách tương đương Norton đơn giản hóa các tính toán.

Tìm dòng điện trong điện trở R nếu điện trở của nó là:

1.) 0 ohm; 2.) 1.8 ohm; 3.) 3.8 ohm 4.) 1.43 ohm


Nhấp / chạm vào mạch trên để phân tích trực tuyến hoặc nhấp vào liên kết này để Lưu trong Windows

Đầu tiên, tìm Norton tương đương với mạch cho cặp đầu cuối được kết nối với R bằng cách thay thế cho R một mạch mở.

Cuối cùng, sử dụng Norton tương đương để tính toán dòng điện cho các tải khác nhau:

{Giải pháp của Người phiên dịch của TINA}
Ri1:=0;
Ir1:=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri1))*R2/(R2+Ri1);
Ri2:=1.8;
Ir2:=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri2))*R2/(R2+Ri2);
Ri3:=3.8;
Ir3:=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri3))*R2/(R2+Ri3);
Ri4:=1.42857;
Ir4:=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri4))*R2/(R2+Ri4);
Ir1=[-3]
Ir2=[-1.3274]
Ir3=[-819.6721m]
Ir4=[-1.5]
#Giải pháp của Python!
#Đầu tiên xác định cộng bằng lambda:
replus= lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
Ri1=0
Ir1=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri1))*R2/(R2+Ri1)
Ri2=1.8
Ir2=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri2))*R2/(R2+Ri2)
Ri3=3.8
Ir3=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri3))*R2/(R2+Ri3)
Ri4=1.42857
Ir4=-Is*R1/(R1+R3+replus(R2,Ri4))*R2/(R2+Ri4)
print(“Ir1= %.3f”%Ir1)
print(“Ir2= %.3f”%Ir2)
print(“Ir3= %.3f”%Ir3)
print(“Ir4= %.3f”%Ir4)