מתח ונגד השקולים של תבנית Thevenin: מה זה?

Electrical4u

שדה: אלקטרוניקה בסיסית

China

מהו משפט תבנין (תבנין שקול)?

משפט תבנין (ידוע גם כמשפט הלמהולץ-תבנין) קובע שכל מעגל ליניארי המכיל רק מקורות מתח, מקורות זרם ו-נגדים יכול להיות מוחלף בשילוב שקול של מקור מתח (VTh) בטור עם נגד בודד (RTh) מחובר בין נקודות הטעינה. המעגל המשופך הזה ידוע כמעגל השקול של תבנין.

משפט תבנין הומצא על ידי הנדסאי צרפתי בשם לאון שרל תבנין (מכאן השם).

משפט תבנין משמש להמרת מעגל חשמלי מורכב למעגל השקול של תבנין פשוט בשני טרמינלים. מעגל השקול של תבנין מכיל את הנגד השקול של תבנין ואת מקור המתח המחובר עם העומס, כפי שמוצג בתמונה שלהלן.

企业微信截图_1710228657916.png

משפט תבנין

הנגד השקול של תבנין (Rth) הוא ידוע גם כנגד שקול. והמתח השקול של תבנין (Vth) הוא מתח פתוח בנקודות העומס.

המשפט מתאים רק למעגלים ליניאריים. אם המעגל מכיל אלמנטים כמו רכיבי מוליכים למחצה או רכיבי פליטה גז, לא ניתן ליישם את משפט תבנין.

נוסחת השקול של תבנין

מעגל השקול של תבנין מכיל מקור מתח שקול, נגד שקול ו עומס, כפי שמוצג בתמונה 1(b) למעלה.

למעגל השקול של תבנין יש לולאה אחת. אם נפעיל את חוק הנתח של קירכהוף (KVL) על הלולאה הזו, נוכל למצוא את הזרם העובר דרך העומס.

לפי KVL,

$V_{th} = I ( R_{th} + R_L )$

$I = \frac{V_{th}}{( R_{th} + R_L)}$

איך למצוא את מעגל השקול של תבנין

מעגל השקול של תבנין מכיל את הנגד השקול של תבנין ואת מקור המתח השקול של תבנין. לכן, עלינו למצוא את שני ערכים אלו עבור מעגל השקול של תבנין.

נגד השקול של תבנין

כדי לחשב את הנגד השקול של תבנין, הסר כל מקורות האנרגיה מהמעגל המקורי. מקורות המתח הם סגורים קצר ו-מקורות זרם הם פתוחים.

לכן, המעגל הנותר מכיל רק נגדים. עכשיו, חשב את התנגדות הכוללת בין נקודות החיבור הפתוחות מעל העומס.

התנגדות השקול מחושבת על ידי יצירת קשר בטור ובמקביל של נגדים. מצא את ערך ההתנגדות השקול. התנגדות זו ידועה גם כתנגד השקול של תבנין (Rth).

מתח השקול של תבנין

כדי לחשב את המתח השקול של תבנין, העומס מתנגד פתוח. מצא את המתח הפתוח בין נקודות העומס.

המתח השקול של תבנין (Veq) שווה למתח הפתוח שנמדד בין שתי נקודות העומס. ערך זה של מקור המתח האידיאלי משמש במעגל השקול של תבנין.

מקור תלוי שקול של תבנין

אם רשת מעגל מכילה מקורות תלויים, הנגד השקול של תבנין מחושב בשיטה שונה. במצב זה, המקורות תלויים נשמרים כפי שהם. אין אפשרות להסיר (לפתוח או לסגור קצר) מקורות מתח או זרם.

ישנן שתי שיטות למציאת הנגד השקול של תבנין במקרה של מקורות תלויים.