L’enginyeria en corrent elèctric i electrònic comprèn diversos temes d’enginyeria que inclou temes bàsics com lleis com la llei d’Ohm, la llei de Kirchoff, etc., i teoremes de xarxa Aquestes lleis i teoremes s’utilitzen per resoldre complexos circuits elèctrics i càlculs matemàtics per esbrinar paràmetres de xarxa com ara corrent, tensió, etc. en l’anàlisi de xarxes elèctriques. Aquests teoremes de xarxa inclouen el teorema devenins, el teorema de Norton, el teorema de la reciprocitat, el teorema de la superposició, el teorema de la substitució i el teorema de la transferència de potència màxima. Aquí, en aquest article, anem a discutir amb detall sobre com exposar el teorema de venins, exemples del teorema de venins i aplicacions del teorema de venins.
Teorema de Thevenins
Teorema de xarxa que s’utilitza per reduir un circuit elèctric lineal gran i complex que consta de diverses tensions o fonts de corrent i diverses resistències en un petit, circuit elèctric senzill amb una font de tensió amb una resistència de sèrie connectada a través d’ella s’anomena teorema de venins. L’afirmació del teorema de thevenins ens ajuda a entendre millor el teorema de thevenins amb molta facilitat en una sola frase.
Declaració del teorema de Thevenins
El teorema de Thevenins afirma que qualsevol circuit linealment elèctricament complex es redueix a simple circuit elèctric amb una tensió i resistència connectades en sèrie. Per entendre en profunditat el teorema de venins, considerem els exemples del teorema de venins de la següent manera.
Exemples del teorema de Thevenins
Considerem principalment un exemple de circuit senzill amb dos fonts de tensió i tres resistències connectades per formar una xarxa elèctrica tal com es mostra a la figura següent.
Circuit d'exemple pràctic del teorema de Thevenins1
En el circuit anterior, V1 = 28V, V2 = 7V són dues fonts de tensió i R1 = 4 Ohm, R2 = 2 Ohm i R3 = 1 Ohm són tres resistències entre les quals considerem la resistència R2 com resistència a la càrrega . Com sabem, en funció de les condicions de càrrega, la resistència de càrrega varia en conseqüència i, per tant, la resistència total s’ha de calcular en funció de quantes resistències hi ha connectades al circuit, cosa que és molt crítica.
Circuit d'exemple pràctic del teorema de Thevenins després d'eliminar la resistència de càrrega
Per tant, per fer més fàcil el teorema devenins afirma que s’ha d’eliminar temporalment la resistència de càrrega i després calcular la tensió i la resistència del circuit reduint-la a una font de tensió única amb una resistència de sèrie única. Per tant, el circuit equivalent format es denomina circuit equivalent de thevenins (com es mostra a la figura anterior) que té equivalent font de tensió anomenada tensió dels venins i resistència equivalent anomenada resistència dels venins.
Circuit equivalent de Thevenins amb Vth i Rth (sense resistència a la càrrega)
Aleshores, es pot representar el circuit equivalent de thevenins tal com es mostra a la figura anterior. Aquí, en aquest circuit és equivalent al circuit anterior (amb V1, V2, R1, R2 i R3) en què la resistència de càrrega R2 està connectada a través dels terminals del circuit equivalent dels venins tal com es mostra al circuit següent.
Circuit equivalent de Thevenins amb Vth, Rth i resistència a la càrrega
Ara bé, com esbrinar els valors de la tensió dels venins i la resistència dels venins? Per a això, hem d’aplicar regles bàsiques (basades en un circuit en sèrie o paral·lel que es forma després d’eliminar la resistència de càrrega) i també seguint els principis de Llei d’Ohm i la llei de Krichhoff.
Aquí, en aquest exemple, el circuit format després d’eliminar la resistència de càrrega és un circuit en sèrie. Per tant, la tensió o tensió dels tevenins a través dels terminals de resistència a la càrrega que es troba en circuit obert es pot determinar utilitzant les lleis esmentades (llei d’Ohm i llei de Krichhoff) i es presenten en forma de tabla, tal com es mostra a continuació:
Aleshores, el circuit es pot representar tal com es mostra a la figura següent amb tensió a través dels terminals de càrrega oberta, resistències i corrent del circuit. Aquesta tensió a través dels terminals de resistència de càrrega oberta s’anomena tensió de venins que s’ha de col·locar al circuit equivalent de venins.
Circuit equivalent de Thevenins amb tensió de Thevenins a través de terminals de resistència de càrrega oberta
Ara, el circuit equivalent de thevenins amb resistència a la càrrega està connectat en sèrie amb la tensió de thevenins i la resistència de les venines, tal com es mostra a la figura següent.
Circuit equivalent de Thevenins amb Vth, Rth i RLoad
Per esbrinar la resistència dels tevenins, s’ha de tenir en compte el circuit original i eliminar la resistència de càrrega. En aquest circuit, similar a principi de superposició , és a dir, obriu les fonts de corrent i les fonts de tensió de curtcircuit del circuit. Per tant, el circuit es converteix en el que es mostra a la figura següent en què les resistències R1 i R3 són paral·leles entre si.
Trobar la resistència de Thevenins
Per tant, el circuit es pot mostrar com es mostra a continuació després de trobar el valor de resistència de les venines que és igual al valor de resistència trobat a partir de les resistències paral·leles R1 i R3.
Trobar la resistència de Thevenins des del circuit
Per tant, el circuit equivalent de thevenins de la xarxa de circuits donada es pot representar tal com es mostra a la figura següent amb una resistència equivalent de thevenins calculada i un voltatge equivalent de thevenins.
Circuit equivalent de Thevenins amb valors Vth, Rth i RLoad
Així, es pot determinar el circuit equivalent de thevenins amb Rth i Vth i es pot formar un circuit en sèrie simple (a partir d’un circuit de xarxa complex) i es poden analitzar fàcilment els càlculs. Si es canvia sobtadament una resistència (càrrega), aquest teorema es pot utilitzar per realitzar càlculs fàcilment (ja que evita el càlcul del circuit gran i complex) calculat només posant el valor de resistència de càrrega canviat al circuit equivalent Rth i Vth.
Sabeu quins són els altres teoremes de xarxa que s’utilitzen normalment a la pràctica circuits elèctrics ? A continuació, compartiu les vostres opinions, comentaris, idees i suggeriments a la secció de comentaris de sota.
