Thevenin-equivalente spanning en weerstand: Wat is het?
Wat is de Thevenin-stelling (Thevenin-equivalent)?
De Thevenin-stelling (ook bekend als de Helmholtz–Thévenin-stelling) stelt dat elk lineair circuit dat enkel bestaat uit spanningsbronnen, stroombronnen en weerstanden kan worden vervangen door een equivalent combinatie van een spanningsbron (VTh) in serie met een enkele weerstand (RTh) verbonden over de belasting. Dit vereenvoudigde circuit wordt het Thevenin-equivalente circuit genoemd.
De Thevenin-stelling werd uitgevonden door de Franse ingenieur Léon Charles Thévenin (vandaar de naam).
De Thevenin-stelling wordt gebruikt om een complex elektrisch circuit te converteren naar een eenvoudig twee-polig Thevenin-equivalent circuit. Een Thevenin-equivalent circuit bevat één Thevenin-weerstand en Thevenin spanningsbron verbonden met een belasting, zoals weergegeven in de figuur hieronder.
De Thevenin-weerstand (Rth) staat ook bekend als equivalente weerstand. En de Thevenin-spanning (Vth) is een open-circuitspanning over de aansluitingen van de belasting.
Deze stelling is alleen geschikt voor lineaire circuits. Als het circuit elementen bevat zoals halfgeleidercomponenten of gasontladingscomponenten, kun je de Thevenin-stelling niet toepassen.
Thevenin-equivalente formule
Het Thevenin-equivalente circuit bevat een equivalente spanningsbron, equivalente weerstand en belasting, zoals weergegeven in bovenstaande figuur-1(b).
Het Thevenin-equivalente circuit heeft een enkele lus. Als we een KVL (Kirchhoff’s Spanningswet) toepassen op deze lus, kunnen we de stroom door de belasting bepalen.
Volgens de KVL,
![\[ V_{th} = I ( R_{th} + R_L ) \]](https://www.electrical4u.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-079f3d5f3f64b098df671df768059345_l3.png?ezimgfmt=rs:143x19/rscb38/ng:webp/ngcb38 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[ I = \frac{V_{th}}{( R_{th} + R_L)} \]](https://www.electrical4u.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f71cc16372390f917304b40506ab8e71_l3.png?ezimgfmt=rs:122x42/rscb38/ng:webp/ngcb38 "Rendered by QuickLaTeX.com")
Hoe vind ik het Thevenin-equivalente circuit
Het Thevenin-equivalente circuit bevat Thevenin-weerstand en Thevenin-spanningsbron. Daarom moeten we deze twee waarden vinden voor het Thevenin-equivalente circuit.
Thevenin-equivalente weerstand
Om de Thevenin-equivalente weerstand te berekenen, verwijder alle energiebronnen uit het oorspronkelijke circuit. En spanningsbronnen worden kortgesloten en stroom bronnen worden geopend.
Daardoor heeft het overgebleven circuit enkel weerstanden. Bereken nu de totale weerstand tussen de open aansluitpunten over de belastingsaansluitingen.
De equivalente weerstand wordt berekend door series en parallelverbindingen van weerstanden te maken. En vind de waarde van de equivalente weerstand. Deze weerstand staat ook bekend als Thevenin-weerstand (Rth).
Thevenin-equivalente spanning
Om de Thevenin-equivalente spanning te berekenen, wordt de belastingsimpedantie open-geschakeld. En vind de open-circuitspanning over de belastingsaansluitingen.
De Thevenin-equivalente spanning (Veq) is gelijk aan de open-circuitspanning gemeten over de twee terminals van de belasting. Deze waarde van de ideale spanningsbron wordt gebruikt in het Thevenin-equivalente circuit.
Thevenin-equivalente afhankelijke bron
Als een circuitnetwerk enkele afhankelijke bronnen bevat, wordt de Thevenin-weerstand berekend met een andere methode. In dit geval blijven de afhankelijke bronnen onveranderd. Je kunt de spannings- of stroombronnen niet verwijderen (open- of kortschakelen), of het nu een afhankelijke of onafhankelijke bron is.
Er zijn twee methoden om de Thevenin-weerstand te bepalen in het geval van afhankelijke bronnen.
Methode 1
In deze methode moeten we de Thevenin-spanning (Vth) en de kortsluitspanning (Isc) vinden. Plaats deze waarden in de onderstaande vergelijking om de Thevenin-weerstand te bepalen.
