በኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና ላይ 3 አስፈላጊ ንድፈ ሃሳቦች

የውይይት ነጥቦች: የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና

• የላቀ የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና መግቢያ
• Thevenin's Theorem
• የኖርተን ቲዎረም
• Superposition Theorem

የላቀ የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና መግቢያ

በቀደመው የወረዳ ትንተና መጣጥፍ ውስጥ ዋናውን የወረዳ አወቃቀር እና አንዳንድ አስፈላጊ ቃላትን አውቀናል ። በዲሲ ዑደት ትንተና KCL, KVL ን አጥንተናል. በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ለወረዳ ትንተና አንዳንድ የላቁ ዘዴዎችን እንማራለን. እነሱም - ሱፐርፖዚሽን ቲዎረም፣ Thevenin's theorem፣ Norton's theorem ናቸው። የወረዳ ትንተና ብዙ ተጨማሪ ዘዴዎች አሉ- ከፍተኛው የኃይል ማስተላለፊያ ቲዎሪ፣ የሚሊማን ቲዎሪ፣ ወዘተ.

ስለ ዘዴዎቹ ንድፈ ሃሳብ, የንድፈ ሃሳቡ ዝርዝር ማብራሪያ እና የወረዳ ችግሮችን ለመፍታት ደረጃዎችን እንማራለን.

የወረዳ ትንተና ጋር የተያያዙ መሠረታዊ ቃላት: እዚህ ጠቅ ያድርጉ!

የላቀ የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና: Thevenin's Theorem

የቴቬኒን ቲዎረም (ሄልምሆልትዝ - ቴቬኒን ቲዎረም) ውስብስብ ወረዳዎችን ለመተንተን እና ለማጥናት ከሚያስፈልጉት ወሳኝ ንድፈ ሐሳቦች አንዱ ነው። ውስብስብ የአውታረ መረብ ችግሮችን ለመፍታት በጣም ቀላሉ ዘዴዎች አንዱ ነው. በተጨማሪም, በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ውስጥ አንዱ ነው የወረዳ ትንተና ዘዴዎች.

Thevenin's Theorem: ሁሉም የተወሳሰቡ አውታረ መረቦች በቮልቴጅ ምንጭ እና በተከታታይ ግንኙነት መቋቋም እንደሚችሉ ይናገራል.

በቀላል አነጋገር ፣ አንድ ወረዳ እንደ ጥገኛ ወይም ገለልተኛ የቮልቴጅ ምንጮች ያሉ የኃይል ምንጮች ካሉት እና ውስብስብ የመቋቋም መዋቅር ካለው ፣ አጠቃላይ ወረዳው ተመጣጣኝ የቮልቴጅ ምንጭ ፣ የጭነት መቋቋም እና ተመጣጣኝ የመቋቋም አቅም ያለው ወረዳ ሆኖ ይወከላል ። ወረዳ ፣ ሁሉም በተከታታይ ግንኙነት።

የቴቬኒን ቲዎረምን በተመለከተ ችግሮችን ለመፍታት ደረጃዎች

• 1 ደረጃ: የጭነት መቋቋምን ያስወግዱ እና ወረዳውን እንደገና ይሳሉት። (ማስታወሻ: የጭነት መከላከያው የአሁኑን ጊዜ ማስላት ያለብዎት የተጠቀሰው ተቃውሞ ይሆናል).
• 2 ደረጃ: ለወረዳው ክፍት የቮልቴጅ ወይም የቴቬኒን ተመጣጣኝ ቮልቴጅ ይወቁ.
• 3 ደረጃ: አሁን አጭር ዙር ሁሉንም የቮልቴጅ ምንጮች, እና ሁሉንም የአሁኑን ምንጮች ይክፈቱ. እንዲሁም ሁሉንም ንጥረ ነገሮች በተመጣጣኝ መከላከያዎቻቸው ይተኩ እና ወረዳውን እንደገና ይሳሉ (ማስታወሻ: የጭነት መከላከያው ያልተጣበቀ መሆኑን ይቀጥሉ).
• 4 ደረጃ: የወረዳውን ተመጣጣኝ ተቃውሞ ይወቁ.
• 5 ደረጃ: አዲስ ዑደት ከቮልቴጅ ምንጭ እና ከእሱ ጋር በተከታታይ ሁለት መከላከያዎች ይሳሉ. የቮልቴጅ ምንጩ መጠን ከተገኘው ተመጣጣኝ ቴቬኒን ቮልቴጅ ጋር ተመሳሳይ ይሆናል. ከመከላከያዎቹ አንዱ አስቀድሞ የተሰላ ተመጣጣኝ ተቃውሞ ይሆናል, ሌላኛው ደግሞ የጭነት መቋቋም ነው.
• 6 ደረጃ: አሁኑን በወረዳው በኩል አስሉ. የመጨረሻው መልስ ነው።

ማስረጃ

ንድፈ ሃሳቡን ለማብራራት, ከታች እንደሚታየው ውስብስብ ዑደት እንውሰድ.

በዚህ ወረዳ ውስጥ የቴቬኒን ቲዎርን በመጠቀም በተቃውሞ RL በኩል የአሁኑን I ማግኘት አለብን.

አሁን፣ ይህንን ለማድረግ በመጀመሪያ የጭነት መከላከያውን ያስወግዱ እና ቅርንጫፍን በክብ ዙሪያ እንዲከፍት ያድርጉት። በዚያ ቅርንጫፍ ላይ ያለውን ክፍት ዑደት ወይም የቴቬኒን አቻውን ይፈልጉ። ክፍት የወረዳው ቮልቴጅ የሚመጣው እንደሚከተለው ነው-V_OC = IR₃ = (V_S / አር₁ + R₃) አር₃

ተመጣጣኝ ተቃውሞን ለማስላት የቮልቴጅ ምንጩ አጭር ዙር (ቦዝኗል) ነው. አሁን, ተቃውሞውን እወቅ. ተመጣጣኝ ተቃውሞው እንደ: R_TH = አር₂ + [(አር₁ R₃) / (አር₁ + R₃)]

በመጨረሻው ደረጃ, የተገኘውን ተመጣጣኝ ቮልቴጅ እና ተመጣጣኝ መከላከያ በመጠቀም ወረዳ ያድርጉ. የጭነት መከላከያውን በተከታታይ ከተመጣጣኝ ተቃውሞ ጋር ያገናኙ. 

የአሁኑ የሚመጣው እንደ፡ I_L = ቪ_TH / (አር_TH + R_L)

የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና: የኖርተን ቲዎረም

የኖርተን ቲዎረም (ሜየር - ኖርተን ቲዎረም) ውስብስብ ወረዳዎችን ለመተንተን እና ለማጥናት የሚያስፈልገው ሌላው ወሳኝ ንድፈ ሃሳብ ነው። ውስብስብ የአውታረ መረብ ችግሮችን ለመፍታት በጣም ቀላሉ ዘዴዎች አንዱ ነው. እንዲሁም ለወረዳ ትንተና በጣም በስፋት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ዘዴዎች አንዱ ነው.

የኖርተን ቲዎረም፡ ሁሉም የተወሳሰቡ ኔትወርኮች አሁን ባለው ምንጭ እና በትይዩ ግንኙነት መቋቋም እንደሚችሉ ይገልጻል።

በቀላል አነጋገር ፣ አንድ ወረዳ እንደ ጥገኛ ወይም ገለልተኛ የአሁን ምንጮች ያሉ የኃይል ምንጮች ካሉት እና የተወሳሰበ የመቋቋም መዋቅር ካለው ፣ ከዚያ አጠቃላይ ወረዳው ተመጣጣኝ የአሁኑን ምንጭ ፣ የጭነት መቋቋምን እና ተመጣጣኝ የመቋቋም አቅምን ባካተተ ወረዳ ነው የሚወከለው። ወረዳ, ሁሉም በትይዩ ግንኙነት ውስጥ.

የኖርተን ቲዎሬምን በተመለከተ ችግሮችን ለመፍታት እርምጃዎች

• 1 ደረጃ: የጭነት መቋቋም አጭር ዙር እና ወረዳውን እንደገና ይሳሉት። (ማስታወሻ: የጭነት መከላከያው የአሁኑን ጊዜ ማስላት ያለብዎት የተጠቀሰው ተቃውሞ ይሆናል).
• 2 ደረጃ: የወረዳውን አጭር ዙር የአሁኑን ወይም የኖርተንን ጅረት ይወቁ።
• 3 ደረጃ: አሁን ፣ ሁሉም ገለልተኛ ምንጮች አጭር ዙር። እንዲሁም ሁሉንም ንጥረ ነገሮች በተመጣጣኝ መከላከያዎቻቸው ይተኩ እና ዑደቱን እንደገና ይሳሉ (ማስታወሻ: የጭነት መከላከያው እንዳይያያዝ ያድርጉ).
• 4 ደረጃ: የወረዳውን ተመጣጣኝ ተቃውሞ ይወቁ.
• 5 ደረጃ: ትኩስ ዑደት ከአሁኑ ምንጭ እና ከእሱ ጋር በትይዩ ሁለት ተቃውሞ ይሳሉ። የአሁኑ ምንጭ መጠን ከተገኘው ተመጣጣኝ የአጭር-ዑደት ጅረት ጋር ተመሳሳይ ይሆናል። ከመከላከያዎቹ አንዱ አስቀድሞ የተሰላ ተመጣጣኝ ተቃውሞ ይሆናል, ሌላኛው ደግሞ የጭነት መቋቋም ነው.
• 6 ደረጃ: አሁኑን በወረዳው በኩል አስሉ. የመጨረሻው መልስ ነው።

ማስረጃ

ንድፈ ሃሳቡን ለማብራራት, ከታች እንደሚታየው ውስብስብ ዑደት እንውሰድ.

በዚህ ወረዳ ውስጥ የኖርተን ቲዎረምን በመጠቀም በተቃውሞ RL በኩል የአሁኑን I ማግኘት አለብን።

ይህንን ለማድረግ በመጀመሪያ የጭነት መከላከያውን ያስወግዱ (አር_L) እና ያንን ቅርንጫፍ አጭር ዙር ያድርጉት። በተዘጋው ዑደት ውስጥ ያለው የአሁኑ መጀመሪያ ይሰላል.

እኔ = ቪ_S / [ አር₁ + {አር₂R₃/ (አር₂ + R₃)}]

የአጭር ዙር ጅረት የሚመጣው እንደ I_SC = IR₃ / (አር₃ + R₂)

የቮልቴጅ ምንጩ አጭር ዙር (ቦዝኗል) እና የጭነት መከላከያ ቅርንጫፍ ተመጣጣኝ ተቃውሞ ለማስላት አጭር ዙር ነው. አሁን, ተቃውሞውን እወቅ. ተመጣጣኝ ተቃውሞው እንደ: R_NT = አር₂ + [(አር₁ R₃) / (አር₁ + R₃)]

በመጨረሻው ደረጃ, የተገኘውን ተመጣጣኝ የአሁኑን ምንጭ እና ተመጣጣኝ ተቃውሞ በመጠቀም ወረዳ ያድርጉ. የጭነት መከላከያውን ከተመጣጣኝ ተቃውሞ ጋር እና የአሁኑን ምንጭ ከነሱ ጋር በትይዩ ያገናኙ. 

የአሁኑ የሚመጣው እንደ፡ I_L = እኔ_SC R_NT / (አር_NT + R_L)

የኤሌክትሪክ ዑደት ትንተና: የሱፐርፖዚሽን ቲዎረም

Superposition theorem ውስብስብ ወረዳዎችን ለመተንተን እና ለማጥናት የሚያስፈልገው ሌላ ወሳኝ ንድፈ ሃሳብ ነው። ውስብስብ የኔትወርክ ችግሮችን ለመፍታት ሌላ ቀላል ዘዴ ነው. እንዲሁም ለወረዳ ትንተና በጣም በስፋት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ዘዴዎች አንዱ ነው. የሱፐርፖዚሽን ቲዎሪ የሚመለከተው የኦሆም ህግን ለሚታዘዙ የመስመራዊ ዑደቶች እና ወረዳዎች ብቻ ነው።

Superposition Theorem፡- ለሁሉም ንቁ፣ መስመራዊ ዑደቶች፣ ብዙ ምንጮች ላሏቸው፣ በማንኛውም የወረዳ ኤለመንቶች ላይ ያለው ምላሽ፣ ከእያንዳንዱ ምንጭ የተገኙ ምላሾች ድምር ድምር እንደሆነ እና እያንዳንዱ ምንጭ በውስጥ ተቃውሞቻቸው እንደሚተካ ይገልጻል።

በጥቅሉ ሲታይ፣ ቲዎሬሙ በእያንዳንዱ ቅርንጫፍ ውስጥ ያለው አጠቃላይ ጅረት ለመስመራዊ አውታረመረብ የሚመረቱ የሁሉም ጅረቶች ድምር ተብሎ ሊገለጽ እንደሚችል ይገልጻል። በተመሳሳይ ጊዜ, ሁሉም ምንጮች በተናጥል ይሠራሉ, እና ውስጣዊ ተቃውሞዎቻቸው ገለልተኛ ምንጮችን ይተካሉ.

የሱፐርፖዚሽን ቲዎረምን በተመለከተ ችግሮችን ለመፍታት ደረጃዎች

• 1 ደረጃ: አንድ ገለልተኛ ምንጭን በአንድ ጊዜ አስቡ እና ሁሉንም ሌሎች ምንጮች አቦዝን (አጭር-ዑደት)።
• 2 ደረጃ:  ያንን ሌላ ምንጭ በወረዳዎቹ ተቃዋሚዎች እኩል ይተኩ። (ማስታወሻ: በነባሪ, ተቃውሞው ካልተሰጠ, አጭር ዙር ያድርጉት).
• 3 ደረጃ: አሁን, አጭር ዙር ሁሉም ሌላ (የተመረጠውን ምንጭ ይተዉት) የቮልቴጅ ምንጭ እና ሁሉንም ሌሎች የአሁኑን ምንጮች ይክፈቱ. 
• 4 ደረጃ: ለእያንዳንዱ የወረዳው ቅርንጫፍ የአሁኑን ያግኙ.
• 5 ደረጃ: አሁን ሌላ የቮልቴጅ ምንጭ ይምረጡ እና ደረጃ 1-4 ን ይከተሉ. እባክዎን ለእያንዳንዱ ገለልተኛ ምንጭ ያድርጉት።
• 6 ደረጃ: በመጨረሻ ፣ ለእያንዳንዱ ቅርንጫፍ የአሁኑን በሱፐርፖዚሽን ቲዎረም (በተጨማሪ) ያሰሉ ። ይህንን ለማድረግ ለተለያዩ የቮልቴጅ ምንጮች የተሰሉ የአንድ ቅርንጫፍ ሞገዶችን ይጨምሩ. የወቅቱን አቅጣጫ በጥበብ ጨምሩ (ተመሳሳይ አቅጣጫ ከሆነ - መደመር ፣ ሌላ ሲቀነስ)።

ማስረጃ

ዘዴውን ለማብራራት, ከታች እንደሚታየው ውስብስብ ዑደት እንውሰድ.

በዚህ ወረዳ ውስጥ በእያንዳንዱ ቅርንጫፍ በኩል ያለውን ወቅታዊ ሁኔታ ማወቅ አለብን. ወረዳው ሁለት የቮልቴጅ ምንጮች አሉት.

መጀመሪያ ላይ የቪ₁ ምንጭ ስለዚህ, እኛ አጭር ዙር (የምንጩ ውስጣዊ ተቃውሞ እንደማይሰጥ) ሌላኛው የቮልቴጅ ምንጭ - ቪ₂.

አሁን, ለእያንዳንዱ ቅርንጫፍ ሁሉንም ወቅታዊውን ያሰሉ. በቅርንጫፎቹ በኩል ያለው የአሁኑ ጊዜ - I₁`፣ I<sub>2</sub>`፣ I₃`. በሚከተለው መልኩ ተወክለዋል።

I₁` = ቪ₁ / [ አር₁ + {አር₂R₃/ (አር₂ + R₃)}]

I₂` = እኔ₁አር₃ / (አር₃ + R₂)

አሁን፣ I₃` = እኔ<sub>1</sub>`-አይ₂`

V₂ የቮልቴጅ ምንጭ በሚቀጥለው ደረጃ ላይ ሲሆን ቪ₁ ምንጩ ጠፍቷል ወይም አጭር ዙር (ውስጣዊ ተቃውሞ አልተሰጠም).

እንደ ቀደመው ደረጃ, እዚህ ለእያንዳንዱ ቅርንጫፍ አሁኑን እንደገና ማስላት ያስፈልገናል. በቅርንጫፎቹ በኩል ያለው የአሁኑ ጊዜ እንደሚከተለው ይመጣል.

I₂" = ቪ₂ / [ አር₂ + {አር₁R₃/ (አር₁ + R₃)}]

I₁" = I₂" አር₃ / (አር₃ + R₁)

አሁን፣ I₃" = I₂"- I₁"

ሁሉም የምንጭ ስሌት አሁን ተሸፍኗል። አሁን የሱፐርፖዚሽን ቲዎሬምን ተግባራዊ ማድረግ እና ለቅርንጫፎቹ የተጣራ ሞገዶችን ማወቅ አለብን. መመሪያው በሚሰላበት ጊዜ ግምት ውስጥ ይገባል. የ I₁, እኔ₂, እኔ₃ መጠኖች ከዚህ በታች ተሰጥተዋል ።

I₃ = እኔ₃`+ I₃"

I₂ = እኔ₂`-አይ₂"

I₁ = እኔ₁`-አይ₁"

ለሂሳብ ችግሮች, የሚቀጥለውን ጽሑፍ ይመልከቱ.