Thévenins ekvivalenta spänning och motstånd: Vad är det?

Vad är Thevenins sats (Thevenin-ekvivalent)?

Thevenins sats (även känd som Helmholtz–Thévenins sats) säger att varje linjär krets som endast innehåller spänningskällor, strömkällor och motstånd kan ersättas av en ekvivalent kombination av en spänningskälla (VTh) i serie med ett enda motstånd (RTh) anslutet till lasten. Denna förenklade krets kallas för Thevenin-ekvivalentkretsen.

Thevenins sats utvecklades av den franske ingenjören Léon Charles Thévenin (därför namnet).

Thevenins sats används för att konvertera en komplex elektrisk krets till en enkel tvåpolig Thevenin-ekvivalentkrets. En Thevenin-ekvivalentkrets innehåller ett Thevenin-motstånd och en Thevenin-spänningskälla ansluten till en last, som visas i figuren nedan.

Thevenin-motstånd (Rth) kallas också ekvivalentmotstånd. Och Thevenin-spänning (Vth) är en öppna kretsens spänning över lastens terminaler.

Denna sats är lämplig endast för linjära kretsar. Om kretsen har element som halvledarekomponenter eller gasavledningskomponenter, kan du inte tillämpa Thevenins sats.

Thevenin-ekvivalentformel

Thevenin-ekvivalentkretsen innehåller en ekvivalent spänningsskälla, ekvivalentt motstånd och last som visas i figur 1(b) ovan.

Thevenin-ekvivalentkretsen har en enda slinga. Om vi tillämpar KVL (Kirchhoffs spänningslag) på denna slinga, kan vi hitta strömmen genom lasten.

Enligt KVL,

Hur man hittar Thevenin-ekvivalentkretsen

Thevenin-ekvivalentkretsen innehåller Thevenin-motstånd och Thevenin-spänningsskälla. Därför måste vi hitta dessa två värden för Thevenin-ekvivalentkretsen.

Thevenin-ekvivalentmotstånd

För att beräkna Thevenin-ekvivalentmotståndet, ta bort alla strömkällor från den ursprungliga kretsen. Och spänningsskällor kortsluteras och strömskällor öppnas.

Därför består den återstående kretsen bara av motstånd. Beräkna nu det totala motståndet mellan de öppna anslutningspunkterna över lastterminalerna.

Det ekvivalenta motståndet beräknas genom att göra serie- och parallellkoppling av motstånd. Hitta sedan värdet för det ekvivalenta motståndet. Detta motstånd kallas också Thevenin-motstånd (Rth).

Thevenin-ekvivalentspänning

För att beräkna Thevenin-ekvivalentspänningen, öppnakopplas lastimpedansen. Och hitta den öppna kretsens spänning över lastterminalerna.

Thevenin-ekvivalentspänning (Veq) är lika med den öppna kretsens spänning mätt över de två lastterminalerna. Detta värde av den ideala spänningsskällan används i Thevenin-ekvivalentkretsen.

Thevenin-ekvivalentberoendeskälla

Om en kretsnät består av några beroendeskällor, beräknas Thevenin-motståndet med en annan metod. I detta fall behålls de beroendeskällorna som de är. Du kan inte ta bort (öppna eller kortsluta) spänning- eller strömskällor.

Det finns två metoder för att hitta Thevenin-motstånd i fallet med beroendeskällor.

Metod 1

I denna metod måste vi hitta Thevenin-spänning (Vth) och kortslutningsström (Isc). Sätt in dessa värden i nedanstående ekvation för att hitta Thevenin-motståndet.