Thevenin的定理|等效的示例

在本教程中,我们将了解Thevenin定理。它是电路分析领域的重要定理,被认为比基尔乔夫的定律更简单。

介绍

对于许多线性电路,通过使用两种电路技术或定理作为Thevenin和Norton的定理,可以极大地简化分析。Thevenin的定理以法国工程师M. L. Thevenin的命名,1883年和诺顿定理以科学家E. L. Norton的名字命名。

通过使用这些定理,网络的大或复杂部分被简单的等效替代。使用此等效电路,我们可以轻松地计算到负载(原始电路传递)的电流,电压和电源的必要计算。这种类型的应用程序确保选择负载电阻的最佳值。让我们详细了解有关Thevenin定理。

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我们为什么使用Thevenin定理?

在大多数应用程序中,网络可能由可变负载元素组成,而其他元素是恒定的。最好的例子是我们的家庭插座,它连接到不同的设备或负载。因此,如果需要,对于可变组件中的每个更改,必须计算给定电路中每个元素中的电流或电流或电源。

这种重复的程序在某种程度上是复杂且负担重的。通过在电路中引入固定零件的等效电路来避免这种重复计算,从而使负载电阻变化的电路分析变得容易。

Thevenin 1

考虑上述简单的直流电路,其中流经负载电阻的电流可以使用网格分析或淋巴结分析或叠加方法等不同技术来确定。假设负载电阻更改为以前的其他值,然后我们必须再次应用这些方法中的任何一种。

通过用实用的电压源代替电路的固定部分(在黑匣子内部),避免了这种乏味的减少技术的繁琐方法,而只是对Thevenin定理的表现。实际上,Thevenin定理有助于找到从晶体管功率放大器中从放大器提供的扬声器传递的最大功率。

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Thevenin的定理陈述

Thevenin的定理指出,任何由连接到给定负载RL的电源和电阻组成的线性两端电路都可以用等效电路代替,该电路是单个电压源VTH的单个电压源,并在RL的整个端子上具有串联电阻RTH。

下图显示了两个终端网络的Thevenin模型,其中通过负载的电流相同,因此这两个电路相互等效。

Thevenin 2

与DC电路类似,可以将此方法应用于交流电路由电阻,电感器,电容器等线性元件组成。就像Thevinin的等效抗性一样,同等的Thevinin的阻抗是通过通过其内部阻抗代替所有电压来获得的。

In AC circuits the thevenin’s theorem can be stated as any two terminal, linear bilateral circuit consisting of linear elements and active sources connected across the terminal of ZL can be replaced by a single equivalent voltage source of Vth with a single impedance Zth across the two terminals of ZL.

Thevenins 3

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分析Thevenin定理的步骤

以下是简化电路的步骤,以便使用Thevenin定理确定负载电流。

Thevenins 4

1。考虑给定的电路,并断开载荷电阻RL(载荷阻抗ZL)或分支电阻(AC电路中的分支阻抗),该电阻将通过该电阻进行计算。

2.断开RL后,确定跨负载的开路VTH。对于查找VTH,可以应用可用电路还原技术中的任何方法,例如网格分析,淋巴结方法,叠加等。或者简单地说,我们可以使用电压表测量负载端子的电压。

3.通过用其内部电阻替换所有源(在AC电路的情况下内部阻抗)来重新绘制电路,并确保电压源要短路,并且电流源要开放循环(对于理想的来源)。

4.计算负载端子之间存在的总电阻rth(或zth)。

5.与电压VTH串联插入此等效电阻rth(或ZTH),该电路称为Thevenin的等效电路。

6.现在,通过简单计算来重新连接负载端子上的负载电阻(负载阻抗ZL),并计算负载的电流,电压和功率。

在DC电路中,

负载电流,

il = vth/(rl + rth)

负载的电压,

vl = rl×vth/(rl + rth)

功率在负载电阻中消散,

PL = RL×IL2

如果AC电路负载电流,

IL1 = vth/(zl + zth)

电压acors负载,

vl = zl×vth/(zl + zth)

功率在载荷电阻中消散,PL = ZL×IL12

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找到等效电路到DC电路的示例

考虑下面显示的直流电路。通过应用Thevenin定理,我们将通过电阻R2 = RL = 2欧姆(在端子A和B之间连接)找到电流。

Thevenins 5

1.卸下载荷电阻R2或RL,并假设朝向点C的闭合路径方向。

Thevenin 6

2.在节点C上应用节点分析以计算Thevenin的电压VTH。

通过在节点C上应用KCL,我们得到

4 + i1 + i2 = 0

4 +(6 - VC)/ 4 +(0 - VC)/ 10 = 0

VC = 15.714伏

然后,可以确定每个分支中的电流

I1 = VA - VC/ 4

= 6 - 15.714/4

= 2.0715安培

I2 = 0 - VC/ 10

= - 15.714/ 10

= - 1.571安培

负符号表明电流从节点C流到它们各自的点(分别为i1和i2的“ A”和地面点)。

通过用这些电流重新绘制电路并施加KVL,确定端子AB的电压为,将其确定为

Thevenins 7

VTH = VA - VB(相对于地面终端)

= VA - (I2×R4)

= 6 - (1.571×4)

= 0.28伏

3.下一步是用其内部来源替换所有来源。考虑到电压源是理想的来源,因此内部电阻为零,因此它是短路的,并且电流源是理想的电流源,因此它具有无限的电阻,因此它是开放式循环的。然后,等效的Thevenin电阻电路如下所示。

Thevenins 8

4.接下来,我们必须通过查看端子A和B(负载端子)来找到Venin的等效电阻RTH。

rth = [(R1 + R3)×R4] / [(R1 + R3) + R4](平行电阻)

= 10×4 /10 + 4

= 2.85欧姆

5.通过将上述计算的电压源放在具有等效电阻的串联中,如下图所示,形成了Thevenin的等效电路。

Thevenins 9

通过重新连接跨端子A和B的负载电阻,我们计算出流过载荷的电流为

il = vth /(rth + rl)

= 0.28/(2.85 + 2)

= 0.057安培

下图显示了指示电流电阻的原始电路。

Thevenins 10

我们还可以通过更改负载电阻的值作为

当RL = 8欧姆时

IL = 0.28 /(2.85 + 8)

= 0.02AMP

当RL = 12欧姆时

= 0.28 /(2.85 + 12)

= 0.01安培

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找到等效电路到交流电路的示例

考虑使用Thevenin定理通过阻抗4+ 4J OHM找到电流到达的AC电路。

Thevenins 11

在上面的电路中,2籍0的电流源与4欧姆电阻并联。因此,如图所示,这可以转换为具有4欧姆的串联电阻的电压源8∂0。

Thevenins 12

进行上述更改后,通过断开载荷端子的连接来重新绘制电路,如下图所示。

Thevenins 13

假设网格电流如修改图中所示,网格的KVL方程为

2笔0 - i1 - 2(i1– i2) - 4B.0 = 0

- 3i1 + 2i2 = 2……。(1)

对于网格2

4β0 - 2(I2 - I1) - 4I2– 8B.0 = 0

2i1 - 6i2 = 4……。(2)

通过求解两个方程式,我们得到

i2 = –1.142B.0 A

所以,

vth = 8∠0 - 4×(1.142B.0)

= 3.43B.0 V

Thevenins 14

等效的阻抗,

zth = 1/(1 +(1/2) +(1/4))

= 0.574∂0

Thevenins 15

因此,通过2 + 2J阻抗的电流为

iab = vth/ zth + zl

= 3.43B.0/(0.574∂0 + 4 + 4J)

= 3.43B.0 /(6.07∂41.17)

= 0.56电 - 41.17 a

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Vinen定理的局限性

•如果电路由非线性元素组成,则该定理不适用。

•也是单方面网络,不适用。

•在载荷和电路之间不应将磁耦合替换为Thevinen等效物。

•在负载侧不应有受控的来源,该来源从网络的其他部分控制。

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一个回应

  1. 这与我的班级有关,因此请继续努力。谢谢你,更多的力量。

    肃然,

    工程Ellezer G.Casiño

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