การวิเคราะห์วงจรที่ซับซ้อนมักเป็นงานที่น่ากังวล และในกรณีนี้ ทฤษฎีบทของ Thevenin จะเข้ามาช่วยเหลือด้วยการจัดเตรียมเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการทำให้เข้าใจง่ายและเข้าใจวงจร DC เมื่อใช้ทฤษฎีบทนี้ วิศวกรสามารถแบ่งเครือข่ายที่ซับซ้อนออกเป็นวงจรสมมูลที่ง่ายขึ้น ทำให้การวิเคราะห์สามารถจัดการได้มากขึ้น ในบทความนี้ เราจะสำรวจแก่นแท้ของทฤษฎีบทของเทเวนิน และให้ตัวอย่างที่ใช้ได้จริงเพื่อเสริมความเข้าใจของเรา
ทฤษฎีบทของ Thevenin
ตามทฤษฎีบทของ Thevenin เครือข่ายเชิงเส้นทวิภาคีใด ๆ ที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน แหล่งแรงดัน และแหล่งกระแสอาจถูกแทนที่ด้วยวงจรที่ใช้แหล่งจ่ายแรงดันเพียงแหล่งเดียวและตัวต้านทานหนึ่งตัวที่เทียบเท่ากัน วงจรสมมูลเทเวนินเป็นชื่อเรียกวงจรควบแน่นนี้
วงจรสมมูลเทเวนินมีสองส่วนหลัก ส่วนหนึ่งคือ แรงดันเทเวนิน (V ไทย ) และอีกตัวคือ Thevenin resistance (R ไทย ). แรงดัน Thevenin แสดงถึงแรงดันวงจรเปิดทั่วขั้วที่สนใจ ในขณะที่ความต้านทาน Thevenin แสดงถึงความต้านทานระหว่างขั้วเหล่านั้นเมื่อแหล่งสัญญาณอิสระทั้งหมดถูกปิดใช้งาน (แทนที่ด้วยความต้านทานภายใน)
การใช้ทฤษฎีบทของ Thevenin
ในการพิจารณาวงจรสมมูล Thevenin ของวงจร DC เชิงซ้อนที่กำหนด ให้ทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
ขั้นตอน 1: ระบุขั้วที่คุณต้องการค้นหาวงจรสมมูล
ขั้นตอนที่ 2: ถอดโหลดทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับขั้วต่อเหล่านี้
ขั้นตอนที่ 3: คำนวณแรงดันวงจรเปิด (Vth) ของวงจรคร่อมขั้วต่อ
ขั้นตอนที่ 4: คำนวณความต้านทาน Thevenin (Rth) โดยปิดการใช้งานแหล่งอิสระทั้งหมดและกำหนดความต้านทานที่เท่ากันระหว่างขั้ว
ขั้นตอนที่ 5: สร้างวงจรสมมูล Thevenin ใหม่โดยใช้ Vth และ Rth
ตัวอย่าง
เพื่อสาธิตทฤษฎีบทเทเวนิน ฉันได้พิจารณาวงจรที่มีความต้านทานสามตัวในแบบขนาน และหนึ่งตัวต้านทานโหลด และหนึ่งแหล่งจ่ายแรงดัน:
ขั้นแรก เราลบความต้านทานโหลดออกและคำนวณแรงดันไฟฟ้าคร่อมความต้านทานโหลด เนื่องจากตัวต้านทาน R1 และ R2 อยู่ในอนุกรมกัน เนื่องจากจะไม่มีกระแสผ่าน R3 ในการคำนวณกระแสที่ไหลผ่านความต้านทาน:
ตอนนี้วางค่า:
ตอนนี้กำลังคำนวณแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน:
ดังนั้น แรงดันตกคร่อม R1 และ R2 คือ 16.5 โวลต์ ซึ่งหมายความว่าแรงดันคร่อมความต้านทานโหลดจะเป็น 16.5 V ด้วย ดังนั้นแรงดัน Thevenin คือ 16.5 โวลต์
ขั้นตอนที่ 2: ตอนนี้ให้สั้นแหล่งจ่ายแรงดันในวงจรและคำนวณความต้านทาน Thevenin สำหรับสมการต่อไปนี้:
ตอนนี้เรามีแรงดันและความต้านทานของ Thevenin ดังนั้นตอนนี้เราคำนวณกระแสโหลดโดยใช้กฎของโอห์ม:
ในการคำนวณแรงดันโหลดให้ใช้:
ด้านล่างนี้เป็นวงจรเทียบเท่า Thevenin สำหรับวงจรที่ฉันพิจารณาก่อนหน้านี้:
บทสรุป
ทฤษฎีบทของ Thevenin ให้เทคนิคที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดความซับซ้อนของวงจร DC ที่ซับซ้อนให้เป็นวงจรสมมูลของ Thevenin ที่จัดการได้มากขึ้น วิศวกรสามารถวิเคราะห์และทำความเข้าใจพฤติกรรมของวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการแทนที่เครือข่ายที่ผสานเข้าด้วยกันด้วยแหล่งจ่ายแรงดันและตัวต้านทานเพียงแหล่งเดียว