电路简化采用源变换方法,将独立电流源转换为独立电压源,将独立电压源转换为独立电流源,对复杂电路进行简化。为了分析电路,我们可以利用这些转换应用简单的电压和电流分压器技术。这种源转换方法也可用于将一个电路从Thevinin等效电路转换为Norton等效电路。让我们简单了解一下这些源转换方法。
实用电压源
理想的电压源是指提供终端电压的器件,它不依赖于流经它的电流。但这种理想的能源在现实中从未存在过。假设电池在无负载连接或无电流流过时产生12V电压,则当有负载电流流过电池时产生的电压小于12V。这些源称为实用电压源。然而,只要从负载中抽取小功率或电流,这些实用的电源就是理想的电压源。
实用电压源的V-I特性
因此,器件的真实模型(实际电压源)是由一个理想电压源和一个串联电阻得到的。这个串联电阻类似于电流流过时装置中的电压降。串联电阻称为电压源的内阻。这并不意味着我们可以在每个实际的电源设备中找到这样的安排,而只是表示由于负载电流流量的增加而导致终端电压的降低。
具有内阻的实用电压源
实际电流来源
与理想电压源类似,理想电流源也永远不存在,因为没有设备或电源可以提供独立于连接的负载电阻或负载端子上的电压的恒定电流。但如果负载电压较小,实际电流源中的负载电流与理想电流源中的电流相等。因此,从一个与电阻(或内阻)平行的理想电流源得到一个真实的模型或实际电流源。这与实际电流源中的电流随负载电压的变化(或负载电阻的变化)而变化类似。
源变换的概念
考虑负载电阻为RL的实际电压源和电流源。让我们看看电路在负载时电阻变化时的表现。
- 在实际电压源电路中,如果负载电阻RL = 0,则负载起到短路的作用,因此短路电流流过负载。所以VL为零(VL = IL * RL), IL为
IL = Vs/Rs
- 同样,在实际电流源电路中RL=0时,负载也表现为短路,因为它更倾向于电流通过非电阻路径。该负载电流等于源电流is,在实际电压源电路中等于Vs/Rs的值。
因此,当RL = 0时,Is = Vs/Rs ............(1)
- 如果负载电阻RL为无穷大,则两个电路表现为开路。因此,两个电路中的负载电流均为零。在实际电流源电路中,电阻上的压降为is *Rint
Vint = Is * Rint
- 在实际电压源电路中,Rs上的电压等于v, v等于实际电流源电路的is * Rint。
和= *无线电侦察当RL无穷 ..................( 2)
因此,由方程1和2,我们得到
Vs = Rs * Is
Vs = Rint * Is
通过观察上述两个方程,如果两个源的内阻相同,则两个源电等价。这两个电源是等效的,当连接到相同的负载电阻时,它们可以产生相同的IL和VL值。因此,当负载电阻为零时,当负载电阻为无穷大时,这些等效电源分别产生相同的短路电流和开路电压。因此,通过交换内部电阻,我们可以将它们的特性从电流源转换为电压源,反之亦然。
电压源到电流源的转换
如图所示,通过将串联电阻转换为并联电阻,可以将电压源转换为电流源。
步骤:
- 找出电压源的内阻,并使这个电阻与电流源平行。
- 应用欧姆定律确定电流源提供的电流流量。
在上图中,将电阻为Rs的电压源转换为并联电阻为Rs的等效电流源,该电流值由简单欧姆定律得到
Is = Vs/Rs。
例子:
考虑以下电压源电路,电压为20v,内阻为5欧姆。通过放置一个与电流源值相同的电阻,该电路转换为电流源。这个当前源值可以由
Is = Vs/Rs
= 20/ 5
= 4安培
电流为4A,并联电阻为5欧姆的等效电流源如下图所示。
电流源到电压源的转换
电流源通过串联交换并联电阻转换为电压源。让我们看看它是如何工作的。
步骤:
- 找到恒流源的并联电阻,并与电压源串联放置。
- 应用欧姆定律确定电压源的开路电压值。
在上图中,将电阻Rs与电压源串联,将电流源转换为电压源,电压源的值计算为:
v = Is *Rs
例子:
考虑下面的电流源转换示例,其中电流源为10A,并联电阻为3欧姆。应用简单欧姆定律计算电压源中的电压值,则:
v = Is * Rs
Vs = 10 * 3
= 30伏。
因此,这种转换的等效电压源由一个电压源30v和串联电阻3欧姆组成。
源转换的例子
- 考虑下面的例子,我们必须通过应用源变换来找到电压Vo。该电路由电流源和电压源组成。让我们看看如何应用源转换来简化下面的电路。
- 在电路中,有两个区域我们可以应用源转换,因为电流源有一个并联电阻和电压源有一个串联电阻如图所示。所以这些配置是应用源转换的必要条件。
- 首先,考虑并联电阻为4欧姆的电流源。该电流源可通过4欧姆串联电压源转换为电压源,电压源值确定为
v = Is * R
= 3* 4
= 12伏
考虑电流向下的方向,电压源中的电压端子也发生变化,如图所示。
- 将上述电压源与串联电阻放在电路中,然后我们得到下图。
- 电阻4欧姆和2欧姆串联,因此总串联电阻将是6欧姆,如下图所示。
- 同样,12V的电压源与串联电阻6欧姆可以转换成电流源。因此,考虑对其进行转换。
- 这个12V电压源与6欧姆电阻组合可以通过将6欧姆电阻与电流源并联转换成电流源。电流源中的电流值可确定为
Is = Vs/R
= 12/6
= 2安培
电流流向如下图所示。
- 在主电路中插入上述电流源,然后得到
- 在右手边,有一个带有3欧姆电阻的电压源,通过将一个3欧姆电阻与电流源并联,可以将其转换为电流源,这个电流源的值计算为
Is = Vs/Rs
= 12/ 3
= 4安培
电流源中的电流方向如图所示。
- 将上述电流源插入简化电路中,得到最终电路为
从上述简化电路来看,电流源似乎是相反的。节点电流通过电路将
Is = I1 - I2
= 4 - 2
= 2安培
应用除法法则,通过电阻8欧姆的电流为
Io = (1/Ro/ (1/Ro) + (1/R1) + (1/R2))
= 2 * (1/8/(1/8) + (1/6) + (1/3))
= 0.4安培
因此,电阻8欧姆上的电压为
Vo = Io * Ro
= 0.4 * 8
= 3.2伏
一个回应
有意思,但是我用另一种方法得到了正确答案。
在得到我的三个并联电阻后,我取它们6inv+3inv+8inv,然后反转这个。这个电阻乘以2的电流。我不明白你列出的当前除法规则。