Theveninin ekvivalenttivoltti ja -vastus: Mikä se on?

Mikä on Theveninin lause (Theveninin ekvivalentti)?

Theveninin lause (myös tunnettu nimellä Helmholtz–Théveninin lause) sanoo, että mikä tahansa lineaarinen piiri, joka sisältää vain jännitelähteitä, virtalähteitä ja vastuksia, voidaan korvata vastaavalla yhdistelmällä, jossa on yksi jännite (VTh) sarjaan yhdessä yhden vastuksen (RTh) kanssa, jotka ovat kytkettyt kuormaa vasten. Tätä yksinkertaistettua piiriä kutsutaan Theveninin ekvivalenttipiiriksi.

Theveninin lause kehitettiin ranskalaisen insinöörin Léon Charles Théveninin toimesta (jonka mukaan se on nimetty).

Theveninin lausetta käytetään monimutkaisen sähköpiirin muuntamiseen yksinkertaiseksi kahdenterminaaliseksi Theveninin ekvivalenttipiiriksi. Theveninin ekvivalenttipiiri sisältää yhden Theveninin vastuksen ja Theveninin jännitelähteen, joka on kytketty kuormaan, kuten alla olevassa kuviossa näkyy.

Theveninin vastus (Rth) on myös tunnettu nimellä ekvivalenttivastus. Ja Theveninin jännite (Vth) on avoimen piirin jännite kuorman terminaaleissa.

Tämä lause soveltuu vain lineaarisille piireille. Jos piirissä on elementtejä, kuten puolijohtotehtävien komponenttien tai kaasulohdustuskomponenttien, Theveninin lausetta ei voi soveltaa.

Theveninin ekvivalenttikaava

Theveninin ekvivalenttipiiri sisältää ekvivalenttijännitelähteen, ekvivalenttivastuksen ja kuorman, kuten yllä olevassa kuviossa 1(b) näkyy.

Theveninin ekvivalenttipiirillä on yksi silmukka. Jos sovellamme tähän silmukkaan KVL:n (Kirchhoffin jännitelaki), voimme löytää kulkevan kuormasta läpi olevan virtan.

KVL:n mukaan,

Miten löytää Theveninin ekvivalenttipiiri

Theveninin ekvivalenttipiiri sisältää Theveninin vastuksen ja Theveninin jännitelähteen. Siksi meidän täytyy löytää nämä kaksi arvoa Theveninin ekvivalenttipiirille.

Theveninin ekvivalenttivastus

Theveninin ekvivalenttivastuksen laskemiseksi poista kaikki tehot lähteet alkuperäisestä piiristä. Jännitelähteet suljetaan yhteen ja virtalähteet avataan.

Joten, jäljelle jäävässä piirissä on vain vastukset. Nyt lasketaan kokonaisvastus avoimen yhteyden pisteiden välillä kuorman terminaaleilla.

Ekvivalenttivastus lasketaan sarja- ja rinnakkaissyöttöjen avulla. Ja lasketaan ekvivalenttivastuksen arvo. Tämä vastus on myös tunnettu nimellä Theveninin vastus (Rth).

Theveninin ekvivalenttijännite

Theveninin ekvivalenttijännitteen laskemiseksi kuorma impedanssi avataan. Ja lasketaan avoimen piirin jännite kuorman terminaaleilla.

Theveninin ekvivalenttijännite (Veq) on sama kuin avoimen piirin jännite mitattuna kahden terminaalin välillä kuormasta. Tätä ideaalisen jännitelähteen arvoa käytetään Theveninin ekvivalenttipiirissä.

Theveninin ekvivalentti riippuva lähteen lähde

Jos piiriverkko koostuu joistakin riippuvista lähteistä, Theveninin vastusta lasketaan eri menetelmällä. Tässä tilanteessa riippuvat lähteet jätetään sellaisenaan. Et voi poistaa (avata tai sulkea) jännite- tai virtalähteitä.

On kaksi menetelmää Theveninin vastuksen laskemiseksi riippuvissa lähteissä.

Menetelmä 1

Tässä menetelmässä meidän on löydettävä Theveninin jännite (Vth) ja lyhytsarjan virta (Isc). Sijoitetaan nämä arvot alla olevaan yhtälöön Theveninin vastuksen löytämiseksi.