等效电压和电阻:它是什么?(戴维宁定理)

如何找到Thevenin当量

什么是达维宁定理(达维宁等价)?

母亲定理(也称为Helmholtz-Thévenin定理)指出任何包含的线性电路电压源、电流源和抗性可以用一个等效的电压源组合(VTh)串联电阻(RTh)跨负载连接。这个简化的电路被称为戴文宁等效电路。

戴维宁定理是由一位法国工程师发明的Léon Charles Thévenin(因此得名)。

用达维宁定理将一个复杂的电路转换成一个简单的双端达维宁等效电路。一个等效电路包含一个Thevenin电阻和Thevenin电压电源与负载相连,如下图所示。

母亲定理
戴维南定理

戴维南阻力(Rth)也称为等效电阻。和Thevenin电压(Vth)是一个开路电压在负载终端。

这个定理只适用于线性电路。如果电路中有半导体元件或气体放电元件,则不能应用达维宁定理

戴维南等效公式

等效电路包含等效电压源,等效电阻和负载,如上图-1(b)所示。

母线等效电路具有单循环。如果我们将KVL(Kirchhoff的电压法)应用于此循环,我们可以找到通过负载的电流。

根据KVL,

\[V_{th} = I (R_{th} + R_L) \]

\[I = \frac{V_{th}}{(R_{th} + R_L)} \]

如何找到母线等效电路

Thevenin等效电路包括Thevenin电阻和Thevenin电压源。因此,我们必须找出这两个值的等效电路。

戴维南等效电阻

为了计算Thevenin等效电阻,请去掉原电路中的所有电源。电压源短路当前的打开来源。

因此,剩下的电路只有电阻。现在,计算总阻力之间的开路连接点跨负载终端。

通过电阻串、并联计算等效电阻。并求出等效电阻的值。这种抗药性也称为达韦宁抗药性(Rth).

等效电压

为了计算等效电压,负载阻抗是开路的。找到负载两端的开路电压。

达维宁等效电压(V情商)等于负载两端测得的开路电压。这个理想电压源的值被用在戴文宁等效电路中。

临时依赖源

如果电路网络由一些依赖源组成,则通过不同的方法计算纳温电阻。在这种情况下,依赖源保持不足。您无法删除(打开或短路)电压或电流源。

在依赖源的情况下,有两种方法可以发现Thevenin耐药性。

方法1

在这种方法中,我们必须找到母线电压(vth)和短路电流(Isc).将这些值代入下式,求出Thevenin电阻。

\ [r_ {th} = \ frac {v_ {th}} {i_ {sc}} \]

戴维南等效电阻
戴维南等效电阻

Thevenin电压与通过A和b两个端子的电压相同。我们有Thevenin电压的值。短路电流是通过短路负载端子获得的,并找到通过短路支路的电流。

依赖源的等效电阻
与依赖源相同的电阻

在计算短路电流时,电压和电流源保持原样。不要打开或短路电源,无论它是依赖或独立的电源。

方法2.

在这种方法中,电压源的一个额外已知值(V1)通过负载端子连接。并找到当前(我1)通过电压源,保持所有依赖和独立的源。

得到这些值后,将它们代入下式,求出Thevenin阻力。

\[R_{th} = \frac{V_1}{I_1} \]

诸如依赖源法的等效电阻2
Thevenin等效抗性与依赖源方法2

等效电路例子

例1找到通过电阻R的电流1

达维宁定理例1
戴维南定理示例1

步骤1删除Rl=4Ω分支。

达维宁定理例子1步骤1
例1步骤1

第2步找到Thevenin等效电压(Vth).

将KVL应用于外环;

\[12 = r_1 i_1 + r_2 i_2 \]

(1)\begin{equation*} 12 = 4I_1 + 4I_2 \end{equation*}

从电流源,我们可以找到第二个方程。

(2)\begin{等式*}I_2 - I_1 = 3 \] \end{等式*}

通过求解方程-1和2,可以求出电流I的值1和我2

\[i_2 = 5a \]

电阻R上的电压2=4Ω与A与B之间的电压相同。它与等效电压是相同的。

因此,

\[V_{AB} = V_{th} = I_2 \times R_2 \]

\[V_{th} = 5 \times 4 \]

\[V_{th} = 20V \]

步骤3.找到Thevenin等效电阻(Rth).

为了找到Thevenin等效电阻,我们必须去掉所有电压源(因为所有电源都是独立的电源)。拆除电源;电压源为开路,电流源为短路。

等效电阻例子1
等效电阻例-1

这里,两个电阻是并联的。因此,Thevenin等效电阻为;

\[R_{th} = 4 || 4 \]

\[R_{th} = 2 \Omega \]

第四步使用V的值完成母线等效电路th和R.th

临时等效电路示例1
戴文宁等效电路例1

将KVL应用于上述电路;

\ [20 = 2i + 4i \]

\[20 = 6i \]

\[I = \frac{20}{6} \]

\[I = 3.33a \]

因此,通过负载的电流为3.333A。

例2 -找出通过电阻R的电流1

戴维宁定理例2
戴维南定理示例2

步骤1删除分支R1= 4Ω。

达维宁定理例1步骤1
例1步骤1

第2步计算等效电压(vth).

如果考虑外部循环,它将如下图所示。

戴维宁等效电压示例2
等效电压例2

通过电阻R的电流23 = 2Ω。因此,电阻R上的电压下降2是;

\[V_B = V_{R2} = 2 \times 3 = 6v \]

我们把电阻器R的支路开路1.所以,目前的一世一个等于0。独立源的电压为零。因此,在计算V时可以忽略它th

端子A连接一个16V电压源。

\[v_a = 16v \]

端子B与电阻R相连2.电阻上的压降是6V。

所以点A和点B之间的电位差是;

\ [v_ {ab} = v_a  -  v_b \]

\[v_ {ab} = 16 - 6 \]

\ [v_ {ab} = 10v \]

此电压与戴文宁等效电压相同。因此,

\[V_{th} = V_{AB} = 10V \]

步骤3.计算母线等效电阻(rth).

由于给定电路具有依赖源,我们不能直接找到r的值th.为此,我们将使用上面提到的方法。这里,我们将使用method-1。

在这种方法中,我们保持所有独立的来源。并求出等效电压(Vth)和短路电流(ISC).

我们已经知道了V的值th.因此,我们需要计算I的值SC通过短路A和B端子。

等效阻力例子2
等效电阻级别-2

在外循环中涂抹KVL;

\[16 - 4 i_a = 2 i_2 \]

\[i_a = i_1 \]

\[16 - 4i_1 = 2i_2 \]

(3)\begin{等式*}4I_1 + 2I_2 = 16 \end{等式*}

我们可以从电流源中找到第二个方程。这是;

(4)\begin{等式*}I_2 - I_1 = 3 \end{等式*}

通过求解公式-3和4;我们可以找到当前I的价值1和我2.和当前的I.1是我们需要的电流(我SC).

\[I_1 = I_{SC} =\frac{5}{3} A \]

现在,把这些值代入下面的方程;

\[R_{th} = \frac{V_{th}}{I_{SC}} \]

\[R_{th} = 6 \Omega \]

第四步等效电路。

现在,写下V的值th和R.th在Thevenin等效电路中。

临时等效电路示例2
戴文宁等效电路例2

将KVL应用于回路;

\[10 = 6i + 4i \]

\[10 = 10i \]

\ [i = 1a \]

临时和诺顿等效电路

戴维宁和诺顿的定理用于电路分析以将复杂网络转换为简单的网络。在紫色的定理中,复杂的电路转换为临时等效电路。同样,在Norton的定理中,复杂电路转换为诺顿的等效电路。

Norton的等效电路包括诺顿等效电阻和与负载并联连接的诺顿电流源。Norton的等效电路如下图所示。

Thevenin和NORTON等效电路
临时和诺顿等效电路

Norton等效电阻的计算方法与Thevenin等效电阻相同。

\[R_{th} = R_N = R_{eq} \]

戴维宁等效电路由一个电压源(戴维宁电压)和诺顿等效电路由一个电流源(诺顿电流)组成。

考虑将网络转换为Thevenin和Norton等效电路。在这两种电路中,如果你发现负载上的电流和电压,它将与原始电路的值相同。

如果我们想找到戴维宁和诺顿等效电路之间的关系,我们需要找到戴维宁电压和诺顿电流之间的关系。

这个关系可以通过欧姆的法律

\[V_{th} = I_N R_{eq} \]

临时定理的限制

在电路分析中,广泛用于解决复杂电路的广泛定理。

尽管如此,在下面列出的紫色定理存在一些局限性。

  • 这个定理不适用于单边网络。单边网络是指网络的运行和行为依赖于通过网络各组成部分的电流方向。
  • 戴维宁定理只适用于由线性元素组成的网络。它不能适用于非线性元素。
  • 电路和负载之间不应该有任何磁力耦合。
  • 不应该有任何受控源,来自电路的其他部分。

达维宁定理的视频讲解

对于那些想要视频解释找到Thevenin等效电路的人,我们在下面提供了一个。

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