等效電源定理概述
等效電源定理所謂的“開(kāi)路電壓”是指:將負(fù)載RL從電路上斷開(kāi)后,a、b間的電壓;所謂“除源”是指:假設(shè)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的電源去除(衡壓源短路、衡流源開(kāi)路)。對(duì)于復(fù)雜的電路, 不可能用電阻串、并聯(lián)的方法將電路簡(jiǎn)化后求解, 因此, 必須利用網(wǎng)絡(luò)的原理和定理來(lái)簡(jiǎn)化。等效電源定理就是簡(jiǎn)化線性有源二端網(wǎng)絡(luò)和分析電路的一個(gè)重要定理。凡是具有兩個(gè)端子的電路, 不管其復(fù)雜程度如何, 均稱為二端網(wǎng)絡(luò); 如果線性二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源就稱為線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns。等效電源定理表示為: 任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò), 對(duì)于其外部電路來(lái)說(shuō), 總可以用一個(gè)等效電源模型來(lái)代替。因?yàn)殡娫茨P头譃殡妷涸茨P秃碗娏髟茨P蛢煞N, 所以相應(yīng)地等效電源定理也有兩個(gè), 一個(gè)稱為戴維南定理, 另一個(gè)稱為諾頓定理。
1. 等效電源的概念在電路分析計(jì)算中,往往只研究一個(gè)支路的電壓、電流及功率。對(duì)所研究的支路而言,電路的其余部分便成為--個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)。為了計(jì)算所研究支路的電壓、電流及功率,可以把有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電源,即等效電源。等效電源分為等效電壓源和等效電流源。用電壓源來(lái)等效代替有源二端網(wǎng)絡(luò)的分析方法稱戴維南(代文寧)定理;用電流源來(lái)等效代替有源二端網(wǎng)絡(luò)的分析方法稱諾頓定理。
2. 戴維南定理(等效電壓源定理)戴維南定理:任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)N,就其兩個(gè)端鈕a、b來(lái)看,總可以用一個(gè)電壓源--串聯(lián)電阻支路來(lái)代替。電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)N的開(kāi)路電壓U0,其串聯(lián)電阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)(恒壓源短路,恒流源開(kāi)路)所得網(wǎng)絡(luò)N0得等效電阻Rab。由U0和R0串聯(lián)而成的等效電壓源稱為戴維南等效電路,其中的串聯(lián)電阻,在電子電路中常稱為"輸出電阻",故用R0表示。應(yīng)用戴維南定理求解某一支路電流的步驟如下:① 將電路分為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)。② 計(jì)算有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uo。③ 將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立源零值處理(電壓源短路,電流源開(kāi)路),而保留其內(nèi)阻,求等效電源的內(nèi)阻R0 (即兩開(kāi)路端的等效電阻)。④ 求出待求支路的電流.
應(yīng)用戴維南定理必須注意:① 戴維南定理只對(duì)外電路等效,對(duì)內(nèi)電路不等效。也就是說(shuō),不可應(yīng)用該定理求出等效電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻之后,又返回來(lái)求原電路(即有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電路)的電流和功率。② 應(yīng)用戴維南定理進(jìn)行分析和計(jì)算時(shí),如果待求支路后的有源二端網(wǎng)絡(luò)仍為復(fù)雜電路,可再次運(yùn)用戴維南定理,直至成為簡(jiǎn)單電路。③ 戴維南定理只適用于線性的有源二端網(wǎng)絡(luò)。如果有源二端網(wǎng)絡(luò)中含有非線性元件時(shí),則不能應(yīng)用戴維南定理求解。3.等效電流源定理--諾頓定理諾頓定理:任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò),對(duì)其負(fù)載來(lái)說(shuō),都可等效為一個(gè)恒流源Is和電阻Rs并聯(lián)的電路來(lái)等效代替。Is等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流,并聯(lián)電阻Rs為該網(wǎng)絡(luò)中所有的獨(dú)立源置零時(shí),以二端鈕處看該網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。
諾頓定理只適用于線性電路;諾頓定理僅對(duì)外電路--負(fù)載等效,即計(jì)算負(fù)載中的電壓、電流及功率是等效的。同樣,諾頓定理也只適用于局部電路的汁算。當(dāng)需要計(jì)算電路中多處電流、電壓時(shí),還是應(yīng)用網(wǎng)孔電流法和節(jié)點(diǎn)電壓法分析計(jì)算更為方便。