Analiza složenih sklopova često može biti zastrašujući zadatak, au tom slučaju Theveninov teorem dolazi u pomoć pružajući snažan alat za pojednostavljenje i razumijevanje istosmjernih krugova. Koristeći ovaj teorem, inženjeri mogu rastaviti složene mreže na jednostavnije ekvivalentne sklopove, čineći analizu lakšom za upravljanje. U ovom ćemo članku istražiti bit Theveninovog teorema i pružiti praktične primjere koji će učvrstiti naše razumijevanje.
Theveninov teorem
Prema Theveninovom teoremu, svaka linearna, bilateralna mreža sastavljena od otpornika, izvora napona i izvora struje može se zamijeniti krugom koji koristi samo jedan izvor napona i jedan otpornik kao ekvivalent. Theveninov ekvivalentni krug naziv je za ovaj kondenzirani krug.
Dva su primarna dijela Theveninova ekvivalentnog kruga, jedan je Theveninov napon (V th ), a drugi je rezistencija na Thevenin (R th ). Theveninov napon predstavlja napon otvorenog kruga na terminalima od interesa, dok Theveninov otpor označava otpor između tih terminala kada su svi neovisni izvori deaktivirani (zamijenjeni njihovim unutarnjim otporima).
Primjena Theveninovog teorema
Za određivanje Theveninova ekvivalentnog kruga danog složenog istosmjernog kruga, slijedite ove korake:
Korak 1: Identificirajte priključke preko kojih želite pronaći ekvivalentni krug.
Korak 2: Uklonite sva opterećenja povezana s ovim terminalima.
Korak 3: Izračunajte napon otvorenog kruga (Vth) kruga na stezaljkama.
Korak 4: Izračunajte Theveninov otpor (Rth) deaktiviranjem svih neovisnih izvora i određivanjem ekvivalentnog otpora između priključaka.
Korak 5: Rekonstruirajte Theveninov ekvivalentni krug koristeći Vth i Rth.
Primjer
Kako bih demonstrirao Theveninov teorem, razmotrio sam krug koji ima tri paralelna otpora i jedan otpor opterećenja, te jedan izvor napona:
Prvo, uklanjamo otpor opterećenja i izračunavamo napon preko otpora opterećenja tako da budući da su otpornici R1 i R2 u seriji, neće biti struje kroz R3. Za izračunavanje struje koja teče kroz otpore:
Sada postavljamo vrijednosti:
Sada računamo napone na otpornicima:
Dakle, napon preko R1 i R2 je 16,5 volti što znači da će napon preko otpora opterećenja također biti 16,5 V tako da je Theveninov napon 16,5 volti
Korak 2: Sada kratko spojite izvor napona u krugu i izračunajte Theveninov otpor za to je sljedeća jednadžba:
Sada imamo naš Theveninov napon i otpor, pa sada pomoću ohmskog zakona izračunavamo struju opterećenja:
Za izračun napona opterećenja koristite:
Ispod je Theveninov ekvivalentni krug za krug koji sam prethodno razmatrao:
Zaključak
Theveninov teorem pruža moćnu tehniku za pojednostavljenje složenih istosmjernih krugova u upravljivije Theveninove ekvivalentne krugove. Zamjenom mješovitih mreža s jednim izvorom napona i otpornikom, inženjeri mogu učinkovitije analizirati i razumjeti ponašanje kruga.