Vastaavat piirimallit

suunnittelijat käyttävät usein matemaattisia malleja ennustaakseen, miten mekaaniset ja sähköiset järjestelmät käyttäytyvät. Näiden mallien ilmaisemat yksityiskohdat, kuten yhtälön merkittävät numerot, menevät vain niin syvälle kuin analyysi vaatii. Määritettäessä, miten hammaspyörät muuntavat vääntömomentin, esimerkiksi, tyydytään yksinkertaiseen malliin, yleensä vain kahteen parametriin (välityssuhde ja hyötysuhde). Sen sijaan sen ennustaminen, miten vaihde käyttäytyy stressitilanteessa, vaatii monimutkaisempaa mallia, tyypillisesti äärellisen elementin erottelukykyä.

sähköalalla mallit noudattavat samaa järjestystä. Esimerkiksi vaihtovirtamoottorin mallissa ei tarvitse olla jokaista viimeistä komponenttia sen ennustamiseksi, miten virta-ja jännitelähtö antaa virtaa aiotulle kuormitukselleen. Itse asiassa tarvitaan vain yksi jännite-tai virtalähde ja vastaava vastus-yksinkertainen yhdistelmä, joka voi edustaa monia monimutkaisia, monen lähteen piirejä.

superpositio

yksi tehokkaimmista työkaluista sähkövirtapiirejä mallinnettaessa on superpositio. Periaate, joka koskee mitä tahansa lineaarista järjestelmää, joka koostuu useista energialähteistä, mahdollistaa kunkin lähteen vaikutuksen analysoinnin itsenäisesti. Yksittäisten lähteiden yksin toimimisen vaikutusten summaaminen tuottaa kaikkien lähteiden yhdessä toimimisen nettovaikutuksen. Lineaarisuuden ehto tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että kaikki systeemin muuttujat ovat suhteellisesti toisiinsa liittyviä (Ei eksponentteja, potensseja tai juuria).

Virranlähteiden eristäminen sähköpiirissä tapahtuu “sammuttamalla” kaikki riippumattomat jännite-ja virranlähteet paitsi yksi kiinnostava. Kaikki virranlähteet korvataan avoimilla piireillä (jotka edustavat nollavirtaa), kun taas kaikki jännitelähteet korvataan oikosuluilla (nollajännite). Kun kaikki lähteet “poistetaan”, piirin jäljellä olevat komponentit yksinkertaistuvat helpommin sarja – /rinnakkaisimpedanssiyhdistelmiksi.

theveninin lause

theveninin lause, joka perustuu superpositioon, pelkistää lineaariset piirit vastaaviksi malleiksi, jotka koostuvat jännitelähteestä sarjoissa, joissa on vastus. Theveninin vastineet ovat hyödyllisiä analysoitaessa sähköjärjestelmiä ja muita piirejä, joissa kuormitusvastus voi muuttua. Jos haluat löytää piirin Thevenin lähdejännite vT, vaihda Kuormavastus avoimella piirillä. Avoimen piirin jännite vOC on yksinkertaisesti vT, koska mikään jännite ei putoa RT: n yli, kun i = 0. Jos haluat löytää Theveninin vastaavan vastuksen RT, poista kaikki virtalähteet ja laske kokonaisvastus kuormaliittimien kautta.

Nortonin lause

Nortonin lause, joka on sukua Theveninille, toteaa, että monimutkainen lineaarinen piiri voi pelkistyä vastaavaksi virranlähteeksi ja rinnakkaisvastukseksi. Tämä on Theveninin lauseen duaalikappale, jossa jännitteen sijaan yhtälöt keskittyvät nykyisiin suhteisiin. Sellaisenaan ensimmäinen askel on löytää lähdevirran korvaamalla kuormitus lyhyellä ja laskemalla virta sen läpi. Tässä in = iSC, koska Lähdevirta johdetaan oikosulkukuorman kautta. Jos haluat löytää vastaavan vastuksen RN, poista kaikki virtalähteet ja laske kokonaisvastus kuormalla.