Obvody mohou obsahovat mnoho zdrojů energie a prvky rozptylu energie. Je běžné, že kterýkoli z prvků v obvodu je proměnná, zatímco všechny ostatní jsou pevné. Theveninova věta je použita za účelem zjednodušení složitých obvodů s jedinou proměnnou zátěží. Zmatený? Pojďme si promluvit o velmi běžném příkladu:
Představte si zásuvku ve vaší domácnosti. Každý spotřebič ve vaší domácnosti má jinou impedanci. Takže pokaždé, když připojíte zařízení k zásuvce, zátěž přidaná do obvodu se liší. Zatímco ostatní parametry zbývajícího obvodu, jako je odpor drátu, zůstávají při normální teplotě konstantní. Proto je třeba obvod analyzovat pokaždé, když je připojeno jiné zařízení.
Aby se tomuto problému vyhnul, přišel Léon Charles Thévenin s novým přístupem k analýze obvodu, pomocí kterého jsou pevné prvky obvodu lze nahradit jejich ekvivalentem.
Theveninova věta
Theveninova věta uvádí, že jakákoli lineární síť s řadou zdrojů napětí a odporů lze nahradit jednoduchým ekvivalentním obvodem sestávajícím z jediného zdroje napětí (VTH) v sérii s odporem (RTH), kde VTH je napětí naprázdno na svorkách zátěže a RTH je ekvivalentní odpor měřený na svorkách zatímco nezávislé zdroje jsou vypnuty.
Theveninova věta jednoduše říká, že libovolnou lineární síť s několika zdroji energie, odpory a proměnnou zátěží lze reprezentovat v mnohem jednodušší obvod obsahující jediný zdroj napětí (VTH) (známý jako Theveninova ekviva) zapůjčené napětí) v sérii s odporem (RTH) (známý jako Theveninův ekvivalentní odpor) a proměnnou zátěží, kde VTH je napětí naprázdno na svorkách zátěže a RTH je ekvivalentní odpor měřený na svorkách, zatímco nezávislé zdroje jsou vypnuty. Pro lepší pochopení viz níže uvedený obrázek.
Vyřešené příklady
Theveninovu větu lze lépe pochopit z níže uvedeného příkladu:
Najdeme ekvivalentní obvod Theveninu pro výše uvedený obvod.
Ve výše uvedeném obvodu máme zdroj napětí (32 V) a další zdroj proudu (2A).
Theveninův odpor
Při výpočtu ekvivalentního odporu theveninu musí být všechny zdroje napětí vypnuty, což znamená, že funguje jako zkrat a všechny zdroje proudu chovat se jako otevřený obvod, jak je znázorněno na obrázku níže:
Pojďme vypočítat odpor theveninů pro a Bove obvod:
Theveninův odpor, Rth = 4 || 12 +1 = 4 x 12/16 + 1 = 4 ohmy
Najděte napětí Theveninu
Provedeme síťovou analýzu, abychom našli napětí Theveninu:
4i1 + 12 (i1 – i2) = 32V, i2 = -2A
Při řešení výše uvedených rovnic dostaneme i1 = 0,5A
Proto Vth = 12 (i1 – i2) = 12 (0,5 + 2) = 30V
Ekvivalent Theveninův obvod je znázorněn na obrázku níže:
Kroky k výpočtu ekvivalentního obvodu Theveninu.
- Odstraňte odpor zátěže.
- Po zkratování všech zdroje napětí a přerušení všech proudových zdrojů, najděte ekvivalentní odpor (Rth) obvodu při pohledu ze strany zátěže.
- Nyní najděte Vth obvyklou analýzou obvodu.
- Nakreslete ekvivalentní obvod Theveninu pomocí Vth, Rth a zatížení. Z tohoto obvodu můžeme vypočítat IL pro různé hodnoty odporu zátěže.
Shrnutí
Theveninova věta je velmi důležitá při analýze obvodů, analýze energetických systémů, výpočtech zkratů a je klíčovým nástrojem pro návrh obvodů. Theveninův obvod je zjednodušená forma velkého obvodu, který obsahuje více zdrojů energie a odpory. Zjednodušený obvod obsahuje zdroj napětí (ekvivalentní napětí měřenému na svorkách zátěže) a ekvivalentní odpor v sérii s proměnnou zátěží.
