Thevenins teorem kommer att vara användbart när vi behöver hitta spänning eller ström för ett specifikt element i en komplex krets. I det här inlägget lär du dig uttalandet om thevenins sats, thevenins sats för likströmskretsar med lösta exempel, applikationer och begränsningar.

Thevenins satsuttalande

Thevenins sats säger att ”alla tvåterminal linjärt nätverk med flera spänningskällor och strömkällor kan ersättas av en enkel ekvivalent krets bestående av en spänningskälla i serie med ett motstånd följt av belastningen ”.

Den förenklade spänningskällan kallas Thevenins spänningskälla och den är lika med den öppna kretsspänningen över kretsens två terminaler. Seriemotståndet kallas Thevenins motstånd och det är lika med motståndet uppmätt mellan plintarna med alla energikällor ersätts av deras inre motstånd.

För ideal spänningskälla, gör en kortslutning och för ideal strömkälla gör en öppen krets. Om en källa har internt motstånd, lämna den i kretsen medan du byter ut källorna.

Steg för steg-procedur för att lösa Thevenins teorem

1. Identifiera elementet för vilket strömmen eller spänningen ska hittas och betrakta det som belastningsmotstånd (RL).
2. Öppna lastmotståndet och mät spänningen över terminaler med någon av nätverksförenklingsmetoderna. Denna spänning kallas Thevenins spänning (Vth).
3. Ta bort belastningsmotståndet. Byt ut alla spännings- och strömkällor med deras inre motstånd. Mät sedan motsvarande motstånd sett från terminalerna med öppet kretslopp. Detta är Thevenins motstånd (Rth).
4. Rita Thevenins motsvarande krets med Thevenins spänningskälla i serie med Thevenins motstånd följt av belastningsmotstånd.
5. Hitta nu strömmen genom belastningsmotstånd genom att helt enkelt tillämpa ohms lag.

Du kan också beräkna spänningen över belastningen och kraften som levereras till lasten med de angivna formlerna.

Thevenins teorem lösta exempel för DC-kretsar

Följande thevenins teorem lösta exempel kommer att vara användbara för ditt lärande.

Thevenins theorem dc kretsar löst exempel 1

Hitta lastströmmen och kraften som levereras till lasten med hjälp avvenins teorem.

Steg 1

Öppna lastmotståndet (5Ω) och hitta spänningen över belastningsklämmorna.

Eftersom klämmorna är öppna får ingen ström flöde genom 3Ω motståndet. Så Thevenins spänning kommer att vara spänningsfallet över 8Ω motstånd.

Hitta strömmen genom 8Ω motstånd och beräkna sedan Thevenins spänning. Beräkning av spänning över 8Ω motstånd ges nedan.

Så Thevenins spänning är 19,2 V.

Steg 2

Hitta Thevenins motsvarande motstånd för nätverket som ses från laddterminalerna. Här ersätter 24V spänningskällan med en kortslutning för att hitta motsvarande motstånd.

I ovanstående diagram är 8Ω och 2Ω motstånd anslutna parallellt och detta kombinationen är i serie med 3Ω motstånd. Med nätverksreduktionstekniker beräknas motsvarande motstånd enligt följande.

Så Thevenins motstånd är 4,6 Ω.

Steg 3

Rita nu thevenins motsvarande krets för den givna kretsen. Rita thevenins spänning i serie med thevenins motstånd och lägg till lastmotståndet i serie med kretsen.

Eftersom 4,6Ω och 5Ω motstånd är anslutna i serie. Så du kan helt enkelt tillämpa ohm-lag för att hitta lastströmmen. På ett annat sätt, använd den givna formeln för att hitta belastningsströmmen.

Slutligen beräknas strömmen genom 5Ω belastningsmotstånd som 2 ampere.

Här är en skärmdump av Multisim-simulering för den givna kretsen där belastningsströmmen är densamma för den ursprungliga kretsen och thevenins ekvivalenta krets.

Thevenins sats likströmskrets löste exempel 2

Beräkna strömmen genom 6Ω belastningsmotstånd med hjälp avvenins sats.

Innan du fortsätter med stegen för att lösa venins teorem, förenkla kretsen om möjligt. Det hjälper oss att minska matematiska komplikationer och lösa problemet på ett enkelt sätt.

Om du tittar på vår givna krets innehåller den en aktuell källa.Om möjligt omvandla strömkälla till motsvarande spänningskälla. Eftersom vi måste hitta vennspänningen för den givna kretsen är det ett bra val att ha en spänningskälla i vår krets.

Så, den förenklade kretsen med spänningskällan ges nedan.

Steg 1

För att hitta venns spänning, ta bort belastningsmotståndet (6Ω) och hitta spänningen över terminalen AB.

Spänningen vid plint AB kommer att vara subtraheringen av spänningsfallet sker vid 10Ω motstånd från 48V spänningskällan.

Genom att lösa nätekvationer får du ström strömmar i kretsen. Från strömmen kan du beräkna spänningsfallet vid 10Ω motstånd.

Thevenins spänningsberäkning genom nätanalys ges nedan.

Steg 2

Ta bort belastningsmotståndet och hitta nätverkets ekvivalenta motstånd sett från de öppna kretsarna.

För att utföra beräkningen, kort 48V- och 24V-spänningskällorna och beräkna sedan motståndet.

Här är 10Ω- och 5Ω-motstånden anslutna parallellt. Så det effektiva motståndet kommer att vara enligt nedan.

Steg 3

Bestäm nu Thevenins ekvivalent krets med teveins spänning och andens motstånd tillsammans med belastningsmotståndet.

Rita teveins spänning i serie med teveins motstånd och lägg till belastningsmotståndet i serie med kretsen som visas nedan.

Du kan hitta belastningsströmmen från den givna formeln.

Slutligen beräknas belastningsströmmen som 3,43 ampere.

Här är simuleringssäkerheten som visar att belastningsströmmen är densamma för en given krets och likvärdig krets för fenomenet.

Begränsningar och tillämpningar av Thevenins sats

Det finns vissa begränsningar och tillämpningar för att använda Thevenins sats. De räknas upp i detta avsnitt.

Begränsningar

1. Thevenins teorem gäller endast för en linjär krets med bilaterala element. Kretsar med ensidiga element som diod och transistorer kan inte lösas med tevenins teorem.
2. Det givna komplexa nätverket bör kopplas elektriskt med belastningen. För magnetiskt kopplad belastning är denna sats inte giltig.
3. Den kan användas med kretsar som har beroende och oberoende källor.
4. Det kan inte användas för att bestämma kretsens effektivitet.

Applikationer

1. Thevenin-teorem kan användas för att reducera en komplex krets till en enkel krets.
2. Thevenin-teorem används i Nortons sats för att få Nortons motsvarande krets.
3. Det används också i maximal effektöverföringssats för att hitta nätverkets ekvivalenta motstånd.
4. Den huvudsakliga praktiska tillämpningen av thevenins teorem är att hitta variationen i spänning och effekt levereras till en variabel belastning.
5. Den används i felanalys för kraftsystemet för att hitta felströmmen i en gren.

Du kan hänvisa Thevenins sats Wikipedia artikel

Mer lärande …

Nortons teorem för DC-kretsar

Maximal effektöverföringssats

Sats för superposition