Электроника:Постоянный ток/Анализ сети постоянного тока/Эквивалентность схем Тевенена и Нортона

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Эквивалентность схем Тевенена и Нортона[1]

Поскольку теоремы Тевенена и Нортона представляют собой два одинаково действенных метода сведения сложной сети к чему-то более простому для анализа, должен быть какой-то способ преобразовать эквивалентную схему Тевенена в эквивалентную схему Нортона и наоборот (ведь вам хотелось бы знать, как это делается?). Что ж, процедура очень простая.

Сопротивление Тевенена и сопротивление Нортона

Наверняка вы заметили, что процедура расчёта сопротивления Тевенена идентична процедуре расчёта сопротивления Нортона: нужно отключить все источники питания и определить сопротивление между точками подключения нагрузки. Таким образом, сопротивления Тевенена и Нортона для одной и той же исходной сети должны быть одинаковыми. Используя примеры схем из предыдущих двух лекций, видим, что два сопротивления действительно равны:

Рис. 1. Эквивалентная схема Тевенена из позапрошлой лекции (указано сопротивление Тевенена).
Рис. 1. Эквивалентная схема Тевенена из позапрошлой лекции (указано сопротивление Тевенена).
Рис. 2. Эквивалентная схема Нортона из прошлой лекции (указано сопротивление Нортона).
Рис. 2. Эквивалентная схема Нортона из прошлой лекции (указано сопротивление Нортона).
Рис. 3. Сопротивления Тевенена и Нортона равны.
Рис. 3. Сопротивления Тевенена и Нортона равны.

Принимая во внимание тот факт, что эквивалентные схемы Тевенена и Нортона предназначены для того, чтобы вести себя так же, как и исходная сеть при подаче напряжения и тока на нагрузочный резистор (как видно с точки зрения точек подключения нагрузки), эти две эквивалентные схемы, выведенные из одной и той же исходной сети, должны вести себя идентично.

Это означает, что эквивалентные схемы Тевенена и Нортона должны давать одинаковое напряжение на клеммах нагрузки без подключённого нагрузочного резистора. С эквивалентом Тевенена, напряжение холостого хода будет равно напряжению источника Тевенена (отсутствует ток в цепи, приводящий к падению напряжения на последовательном резисторе), которое в данном случае составляет 11,2 В. С эквивалентной схемой Нортона все 14 ампер от источника тока Нортона должны проходить через сопротивление Нортона 0,8 Ом, создавая точно такое же напряжение, 11,2 В (E = IR). Таким образом, мы можем утверждать, что напряжение Тевенена равно току Нортона, умноженному на сопротивление Нортона:

Рис. 4. Напряжение Тевенена равно силе тока Нортона, умноженной на сопротивление Нортона.
Рис. 4. Напряжение Тевенена равно силе тока Нортона, умноженной на сопротивление Нортона.

Итак, если нужно преобразовать эквивалентную схему Нортона в эквивалентную схему Тевенена, можно использовать сопротивление Нортона и силу тока Нортона и по закону Ома рассчитать напряжение Тевенена.

И наоборот, эквивалентные схемы Тевенена и Нортона должны генерировать одинаковое количество тока через короткое замыкание на клеммах нагрузки. В эквивалентной схеме Нортона, сила тока короткого замыкания будет точно равна силе тока источника Нортона, который в данном случае составляет 14 ампер. С эквивалентом Тевенена все 11,2 В будут приложены к сопротивлению Тевенена 0,8 Ом, создавая точно такой же ток через короткое замыкание, 14 А (I = E/R). Таким образом, мы можем сказать, что сила тока Нортона равна напряжению Тевенена, делёного на сопротивление Тевенена:

Рис. 5. Сила тока Нортона равно напряжению Тевенена, делёного на сопротивление Тевенена.
Рис. 5. Сила тока Нортона равно напряжению Тевенена, делёного на сопротивление Тевенена.

Эта эквивалентность схем Тевенена и Нортона сама по себе может быть полезным инструментом, как мы увидим в следующем разделе.

Итог

См.также

Внешние ссылки