Thevenin ekvivalent spænding og modstand: Hvad er det?

Hvad er Thevenins sætning (Thevenin ekvivalent)?

Thevenins sætning (også kendt som Helmholtz–Thévenins sætning) siger, at enhver lineær kredsløb, der kun indeholder spændingskilder, strømkilder og modstander, kan erstattes af en ekvivalent kombination af en spændingskilde (VTh) i serie med en enkelt modstand (RTh) forbundet til belastningen. Dette forenklede kredsløb kaldes for Thevenin ekvivalentkredsløb.

Thevenins sætning blev opfundet af den franske ingeniør Léon Charles Thévenin (hence navnet).

Thevenins sætning bruges til at konvertere et komplekst elektrisk kredsløb til et enkelt to-poles Thevenin ekvivalentkredsløb. Et Thevenin ekvivalentkredsløb indeholder en Thevenin modstand og en Thevenin spændingskilde forbundet med en belastning, som vist på figuren nedenfor.

Thevenin modstand (Rth) er også kendt som ekvivalent modstand. Og Thevenin spænding (Vth) er en åben-kredsløbsspænding over belastningskontakterne.

Denne sætning passer kun til lineære kredsløb. Hvis kredsløbet har elementer som halvlederekomponenter eller gasafgivende komponenter, kan du ikke anvende Thevenins sætning.

Thevenin ekvivalentformel

Et Thevenin ekvivalentkredsløb indeholder en ekvivalent spændingskilde, en ekvivalent modstand og en belastning, som vist på figur 1(b) ovenfor.

Et Thevenin ekvivalentkredsløb har en enkelt løkke. Hvis vi anvender KVL (Kirchhoffs spændingslov) på denne løkke, kan vi finde strømmen gennem belastningen.

Ifølge KVL,

Hvordan finder man Thevenin ekvivalentkredsløbet

Et Thevenin ekvivalentkredsløb indeholder Thevenin modstand og Thevenin spændingskilde. Derfor skal vi finde disse to værdier for Thevenin ekvivalentkredsløbet.

Thevenin ekvivalentmodstand

For at beregne Thevenin ekvivalentmodstand, fjern alle strømkilder fra det originale kredsløb. Spændingskilder kortsluttes, og strømkilder åbnes.

Dermed har det resterende kredsløb kun modstand. Nu beregner du den totale modstand mellem de åbne forbindelsespunkter over belastningskontakterne.

Den ekvivalente modstand beregnes ved at lave serie- og parallelforbindelser af modstand. Og find værdien af den ekvivalente modstand. Denne modstand er også kendt som Thevenin modstand (Rth).

Thevenin ekvivalentspænding

For at beregne Thevenin ekvivalentspænding, åbnes belastningsimpedancen. Og find åben-kredsløbsspændingen over belastningskontakterne.

Thevenin ekvivalentspænding (Veq) er lig med den målte åben-kredsløbsspænding over de to terminaler for belastningen. Denne værdi for den ideelle spændingskilde bruges i Thevenin ekvivalentkredsløbet.

Thevenin ekvivalentafhængig kilde

Hvis et kredsløbnetwork indeholder nogle afhængige kilder, beregnes Thevenin modstanden ved en anden metode. Under disse omstændigheder bevares de afhængige kilder som de er. Du kan ikke fjerne (åbne eller kortslutte) spændings- eller strømkilder.

Der er to metoder til at finde Thevenin modstand i tilfælde af afhængige kilder.

Metode 1

I denne metode skal vi finde Thevenin spænding (Vth) og kortslutningsstrøm (Isc). Indsæt disse værdier i ligningen nedenfor for at finde Thevenin modstand.