Направление «Электротехника и электроника» включает в себя многочисленные инженерные дисциплины, которые включают такие базовые предметы, как сетевые теоремы, анализ электрических цепей, электронные устройства и схемы и так далее. Эти сетевые теоремы используются для решения электрических цепей, а также для расчета различных параметров цепей, таких как напряжение, ток и т. Д. Различные типы теорем включают теорему Нортона, теорему замещения, Теорема Твенина , и так далее. В этой статье давайте подробно обсудим краткое содержание теоремы Норторна с примерами.
Теорема Нортона
Любую линейную сложную электрическую схему можно упростить до простой схемы, которая состоит из одного источника тока и параллельного эквивалентного сопротивления, подключенного к нагрузке. Давайте рассмотрим несколько простых примеров теорем Нортона, чтобы подробно разобраться в теории Нортона. Эквивалентную схему Norton можно представить, как показано на рисунке ниже.
Эквивалентные схемы Norton
Утверждение теоремы Нортона
Теорема Нортона утверждает, что любую линейную сложную электрическую цепь можно свести к простая электрическая схема с одним соединением тока и сопротивления параллельно. Для более глубокого понимания теории Нортона, давайте рассмотрим следующие примеры теорем Нортона.
Примеры теорем Нортона
Пример теоремы Нортона
В первую очередь рассмотрим простую электрическую схему, состоящую из двух источники напряжения и три резистора, которые подключены, как показано на рисунке выше. Вышеупомянутая схема состоит из трех резисторов, среди которых резистор R2 считается нагрузкой. Тогда схему можно представить, как показано ниже.
Пример схемы по теореме Нортона с нагрузочным резистором
Мы знаем, что при изменении нагрузки расчет различных параметров электрических цепей затруднен. Так, сетевые теоремы используются для простого расчета сетевых параметров.
Пример схемы теоремы Нортона после снятия нагрузочного резистора
В этой теореме Нортона мы также следуем процедуре, аналогичной теореме Венина (до некоторой степени). Здесь в первую очередь снимите нагрузку (рассмотрите резистор R2 = 2 Ом как нагрузку в цепи), как показано на рисунке выше. Потом, короткое замыкание клеммы нагрузки с проводом (в точности противоположной процедуре, которой мы следуем в теореме Венинса, то есть обрыв цепи клемм нагрузки), как показано на рисунке ниже. Теперь рассчитайте результирующий ток (ток через резисторы R1, R3 и линию короткого замыкания после удаления R2), как показано на рисунке ниже.
Ток через R1, R3 и короткозамкнутую нагрузку
Из рисунка выше видно, что ток источника Нортона равен 14 А, который используется в эквивалентной схеме Нортона, как показано на рисунке ниже. Эквивалентная схема теоремы Нортона состоит из источника тока Нортона (INorton), подключенного параллельно эквивалентному сопротивлению Нортона (RNorton) и нагрузке (здесь R2 = 2 Ом).
Схема эквивалента Nortons с INorton, RNorton, RLoad
Эквивалентная схема этой теоремы Норторна представляет собой простую параллельную схему, показанную на рисунке. Теперь, чтобы вычислить эквивалентное сопротивление Нортона, мы должны следовать двум процедурам, таким как теорема Тевенина и теорема суперпозиции.
Прежде всего, удалите сопротивление нагрузки (аналогично шагу теоремы венен при вычислении сопротивления вену). Затем замените источники напряжения с короткими замыканиями (провода в случае идеальных источников напряжения и в случае практических источников напряжения используются их внутренние сопротивления). Точно так же источники тока с разомкнутой цепью (обрывы в случае идеальных источников тока и в случае практических источников тока используются их внутренние сопротивления). Теперь схема становится такой, как показано на рисунке ниже, и представляет собой простую параллельную схему с резисторами.
В поисках сопротивления Нортонам
Поскольку резисторы R1 и R3 параллельны друг другу, значение сопротивления Нортона равно значению параллельного сопротивления R1 и R3. Тогда полную эквивалентную схему теоремы Нортона можно представить, как показано на схеме ниже.
Эквивалентная схема теоремы Нортона
Формула для расчета тока нагрузки, Iload может быть рассчитана с использованием различных основных законов, таких как Закон Ома , Закон напряжения Кричгофа и текущий закон Кричгофа.
Таким образом, ток, проходящий через нагрузочный резистор Rload (R2), определяется выражением
Формула тока нагрузки
Где,
I N = ток Нортона (14 А)
R N = сопротивление Нортона (0,8 Ом)
R L = сопротивление нагрузки (2 Ом)
Следовательно, I load = ток, проходящий через сопротивление нагрузки = 4A.
Точно так же большие сложные линейные сети с несколькими количествами источников (источников тока или напряжения) и резисторов могут быть сокращены до простых параллельных цепей с одним источником тока, параллельным сопротивлению и нагрузке Norton.
Таким образом, можно определить эквивалентную схему Нортона с Rn и In и сформировать простую параллельную схему (из сложной сетевой схемы). Расчеты параметров схемы легко анализировать. Если один сопротивление в цепи быстро изменяется (загружается), то теорему Нортона можно легко использовать для выполнения вычислений.
Знаете ли вы какие-либо сетевые теоремы, кроме теоремы Нортона, которые обычно используются на практике? электрические схемы ? Затем поделитесь своими взглядами, комментариями, идеями и предложениями в разделе комментариев ниже.
