Nodelanalysemetode
Nodelspanningsanalyse
Nodelspanningsanalyse er en metode for å løse elektriske nettverk, spesielt nyttig når alle grenstrømmer må beregnes. Denne tilnærmingen bestemmer spenninger og strømmer ved å utnytte nodene i et kretssystem.
En node er et terminal der tre eller flere kretselementer kobles sammen. Nodelanalyse brukes ofte på nettverk med flere parallelle kretser som deler en felles jordterminal, noe som gir fordelene av å kreve færre ligninger for å løse kretsen.
Prinsipper og Anvendelse
Formulering av Ligninger
Antallet av uavhengige nodeligninger som kreves, er ett mindre enn antallet av krysningspunkter (noder) i nettverket. Hvis n representerer antallet av uavhengige nodeligninger og j er det totale antallet av krysningspunkter, er forholdet: n = j - 1
Når strømekspressjoner formuleres, antas det at nodelpotensialet alltid er høyere enn andre spenninger som forekommer i ligningene.
Denne metoden fokuserer på å definere spenningen ved hver node for å finne potensialforskjeller over elementer eller grenar, noe som gjør den effektiv for å analysere komplekse kretser med flere parallelle veier.
La oss forstå nodelspanningsanalysemetoden gjennom eksemplet vist nedenfor:
Trinn for Løsning av Nettverk via Nodelspanningsanalyse
Med bruk av kretsskjemaet ovenfor, illustrerer følgende trinn analysen prosessen:
Trinn 1 – Identifiser Noder
Identifiser og merk alle noder i kretsen. I eksemplet er noder merket som A og B.
Trinn 2 – Velg Referansenode
Velg en referansenode (nullpotensial) hvor det maksimale antallet av elementer kobles. Her velges node D som referansenode. La spenningene ved noder A og B betegnes som VA og VB, henholdsvis.
Trinn 3 – Bruk KCL ved Noder
Bruk Kirchhoffs strømmlov (KCL) til hver ikke-referansenode:
Bruk av KCL ved Node A: (Formuler strømekspressjoner basert på kretskonfigurasjonen, sikre at algebraiske summer av inngående/utgående strømmer er balansert.)
Løsning av ligning (1) og ligning (2) vil gi verdiene av VA og VB.
Hovedfordel med Nodelspanningsanalyse
Denne metoden krever skriving av et minimum antall ligninger for å bestemme ukjente størrelser, noe som gjør den effektiv for å analysere komplekse kretser med flere noder.
