Ekvivalenta kretsmodeller

Designers använder ofta matematiska modeller för att förutsäga hur mekaniska och elektriska system kommer att bete sig. Detaljerna som uttrycks av dessa modeller, som signifikanta siffror i en ekvation, går bara så djupt som analysen kräver. Att bestämma hur växlar konverterar vridmoment är till exempel nöjd med en enkel modell, vanligtvis bara två parametrar (utväxlingsförhållande och effektivitet). Att förutsäga hur ett redskap kommer att bete sig under stress, å andra sidan, kräver en mer komplex modell, vanligtvis av ändlig elementupplösning.

i den elektriska domänen följer modellerna en liknande ordning. Modellen av en växelströmsmotor, till exempel, behöver inte inkludera varje sista komponent för att förutsäga hur ström-och spänningsutgången kommer att driva sin avsedda belastning. Faktum är att allt som behövs är en enda spännings — eller strömkälla och ett ekvivalent motstånd-en enkel kombination som kan representera många komplexa kretsar med flera källor.

Superposition

ett av de mest kraftfulla verktygen vid modellering av elektriska kretsar är superposition. Principen, som gäller för alla linjära system som består av flera energikällor, gör att effekten av varje källa kan analyseras oberoende. Att summera effekterna av de enskilda källorna som arbetar ensamma ger nettoeffekten av alla källor som agerar tillsammans. Villkoret för linjäritet betyder helt enkelt att alla variabler i systemet är proportionellt relaterade (inga exponenter, krafter eller rötter).

isolering av strömkällor i en elektrisk krets uppnås genom att” stänga av ” alla oberoende spännings-och strömkällor utom den av intresse. Alla strömkällor ersätts med öppna kretsar (representerar nollström), medan alla spänningskällor ersätts av kortslutning (nollspänning). Med alla källor “borttagna” förenklas återstående komponenter i kretsen lättare till serie/parallella impedanskombinationer.

Thevenins sats

Thevenins sats, baserad på superposition, reducerar linjära kretsar till ekvivalenta modeller bestående av en spänningskälla i serie med ett motstånd. Thevenins ekvivalenter är användbara vid analys av kraftsystem och andra kretsar där belastningsmotståndet kan förändras. För att hitta en krets Thevenin källa spänning vT, ersätta lastmotståndet med en öppen krets. Den öppna kretsspänningen vOC är helt enkelt vT eftersom ingen spänning sjunker över RT när i = 0. För att hitta Thevenin ekvivalent motstånd RT, ta bort alla strömkällor och beräkna det totala motståndet över lastterminalerna.

Nortons sats

Nortons sats, relaterad till Thevenins, säger att en komplex linjär krets kan minska till en ekvivalent strömkälla och parallellt motstånd. Detta är den dubbla av Thevenins teorem, där istället för spänning fokuserar ekvationer på nuvarande relationer. Som sådant är det första steget att hitta källströmmen genom att ersätta lasten med en kort och beräkna strömmen genom den. Här, i = iSC eftersom källströmmen avleds genom kortslutningsbelastningen. För att hitta motsvarande motstånd RN, ta bort alla strömkällor och beräkna total motstånd vid lasten.