Brontransformatie
Brontransformatie verwijst naar het vervangen van één type elektrische bron door een equivalente alternatief. Een praktische spanningbron kan worden omgezet in een equivalente praktische stroombron en vice versa.
Praktische Spanningsbron
Een praktische spanningbron bestaat uit een ideale spanningbron in serie met een interne weerstand (of impedantie, voor wisselstroomkringen). Voor een ideale spanningbron is deze interne impedantie nul, wat betekent dat de uitgangsspanning constant blijft ongeacht de belastingstroom. Voorbeelden zijn cellen, batterijen en generatoren.
Praktische Stroombron
Een praktische stroombron bestaat uit een ideale stroombron parallel met een interne weerstand (of impedantie). Voor een ideale stroombron is deze parallelle impedantie oneindig, waardoor de uitgangsstroom constant blijft ongeacht de belastingspanning. Halbleidervoorzieningen zoals transistors worden vaak gemodelleerd als stroombronnen. Uitvoer van gelijk- of wisselspanningsbronnen wordt respectievelijk aangeduid als directe of wisselstroombronnen.
Wederzijdse Transformeerbaarheid
Spannings- en stroombronnen zijn wederzijds transformeerbaar door middel van brontransformatie. Ter illustratie, beschouw het volgende circuit:
Figuur A toont een praktische spanningbron in serie met een interne weerstand rv, terwijl Figuur B een praktische stroombron met een parallelle interne weerstand ri weergeeft.
Voor de praktische spanningbron wordt de belastingstroom gegeven door de vergelijking:
Waarbij,
iLv is de belastingstroom voor de praktische spanningbron
V is de spanning
rv is de interne weerstand van de spanningbron
rL is de belastingsweerstand
Er wordt aangenomen dat een belastingsweerstand rL is aangesloten over de terminals x-y. Op dezelfde manier wordt de belastingstroom voor de praktische stroombron gegeven door:
iLi is de belastingstroom voor de praktische stroombron
I is de stroom
ri is de interne weerstand van de stroombron
rL is de belastingsweerstand die is aangesloten over de terminal x-y in figuur B
Twee bronnen worden identiek wanneer we vergelijking (1) en vergelijking (2) gelijkstellen
Echter, voor de stroombron, wanneer de terminals x-y open zijn (geen belasting aangesloten), is de terminaalspanning op x-y V = I ×ri. Daarom verkrijgen we:
Daarom kan elke praktische spanningbron met een ideale spanning V en interne weerstand rv worden vervangen door een stroombron I met de interne weerstand parallel verbonden met de stroombron.
Brontransformatie: Omzetting van Spanningsbron naar Stroombron
Wanneer een spanningbron in serie met een weerstand staat en moet worden omgezet in een stroombron, wordt de weerstand parallel met de stroombron verbonden, zoals in de bovenstaande figuur is weergegeven. Hierbij wordt de waarde van de stroombron gegeven door:
In het bovenstaande schakelschema kan een stroombron die parallel is aangesloten met een weerstand worden omgezet in een spanningbron door de weerstand in serie met de spanningbron te plaatsen. Hierbij wordt de waarde van de spanningbron gegeven door:Vs = Is × R
