Analiza zapletenih vezij je lahko pogosto zastrašujoča naloga in v tem primeru Theveninov izrek priskoči na pomoč z zmogljivim orodjem za poenostavitev in razumevanje tokokrogov enosmernega toka. Z uporabo tega izreka lahko inženirji kompleksna omrežja razdelijo na enostavnejša enakovredna vezja, zaradi česar je analiza bolj obvladljiva. V tem članku bomo raziskali bistvo Theveninovega izreka in podali praktične primere za utrjevanje našega razumevanja.
Theveninov izrek
V skladu s Theveninovim izrekom se lahko vsako linearno dvostransko omrežje, sestavljeno iz uporov, napetostnih virov in tokovnih virov, nadomesti z vezjem, ki uporablja samo en napetostni vir in en upor kot ekvivalent. Teveninovo enakovredno vezje je ime za to zgoščeno vezje.
Obstajata dva primarna dela Theveninovega ekvivalentnega vezja, eden je Theveninova napetost (V th ), druga pa je odpornost na Thevenin (R th ). Theveninova napetost predstavlja napetost odprtega tokokroga na sponkah, ki nas zanimajo, medtem ko Theveninov upor označuje upor med temi sponkami, ko so vsi neodvisni viri deaktivirani (zamenjani z njihovimi notranjimi upori).
Uporaba Theveninovega izreka
Če želite določiti Theveninovo enakovredno vezje danega kompleksnega enosmernega vezja, sledite tem korakom:
korak 1: Določite sponke, prek katerih želite najti enakovredno vezje.
2. korak: Odstranite vsa bremena, povezana s temi sponkami.
3. korak: Izračunajte napetost odprtega tokokroga (Vth) tokokroga na sponkah.
4. korak: Izračunajte Theveninov upor (Rth) tako, da deaktivirate vse neodvisne vire in določite enakovredni upor med sponkama.
5. korak: Rekonstruirajte Theveninovo enakovredno vezje z uporabo Vth in Rth.
Primer
Za prikaz Theveninovega izreka sem upošteval vezje s tremi vzporednimi upornostmi in enim uporom ob obremenitvi ter enim virom napetosti:
Najprej odstranimo upor obremenitve in izračunamo napetost na uporu obremenitve, tako da, ker sta upora R1 in R2 v seriji, ne bo toka skozi R3. Za izračun toka, ki teče skozi upore:
Zdaj postavimo vrednosti:
Sedaj izračunavamo napetosti na uporih:
Torej je napetost na R1 in R2 16,5 voltov, kar pomeni, da bo tudi napetost na uporu obremenitve 16,5 V, tako da je Theveninova napetost 16,5 voltov
2. korak: Zdaj skrajšajte vir napetosti v tokokrogu in izračunajte Theveninov upor za naslednjo enačbo:
Zdaj imamo Theveninovo napetost in upor, tako da zdaj z uporabo ohmovskega zakona izračunamo obremenitveni tok:
Za izračun napetosti obremenitve uporabite:
Spodaj je Theveninovo enakovredno vezje za vezje, ki sem ga obravnaval prej:
Zaključek
Theveninov izrek zagotavlja zmogljivo tehniko za poenostavitev kompleksnih enosmernih tokokrogov v bolj obvladljiva Theveninova ekvivalentna vezja. Z zamenjavo zmešanih omrežij z enim virom napetosti in uporom lahko inženirji učinkoviteje analizirajo in razumejo obnašanje vezja.