- Verkko- ja solmuanalyysi
- Verkkovirran menetelmä tai analyysi
- Virran löytäminen piiristä Mesh Current -menetelmällä
- Kahden silmän ratkaiseminen verkkovirran analyysin avulla
- Kolmen silmän ratkaiseminen verkkovirran analyysillä
Piiriverkon analysointi ja virran tai jännitteen selvittäminen on vaikea työ. Piirin analysointi on kuitenkin helppoa, jos sovellamme asianmukaista prosessia monimutkaisuuden vähentämiseksi. Perus-piiri verkko analysointi tekniikat ovat Mesh Nykyinen analysointi ja solmukohtien Jännite analyysi.
Verkko- ja solmuanalyysi
Verkko- ja solmuanalyysillä on erityiset säännöt ja rajoitetut kriteerit, jotta siitä saadaan täydellinen tulos. Piirin toimintaan tarvitaan yksi tai useampi jännite- tai virtalähde tai molemmat. Analyysitekniikan määrittäminen on tärkeä vaihe piirin ratkaisemisessa. Ja se riippuu tietyssä piirissä tai verkoissa käytettävissä olevan jännitteen tai virtalähteen määrästä.
Verkkoanalyysi riippuu käytettävissä olevasta jännitelähteestä, kun taas solmuanalyysi riippuu nykyisestä lähteestä. Joten yksinkertaisemman laskennan ja monimutkaisuuden vähentämiseksi on viisaampi valinta käyttää verkkoanalyysiä, kun käytettävissä on suuri määrä jännitelähteitä. Samanaikaisesti, jos piiri tai verkot käsittelevät suurta määrää virtalähteitä, solmuanalyysi on paras valinta.
Mutta entä jos piirissä on sekä jännite- että virtalähteet? Jos piirissä on suurempi määrä jännitelähteitä ja vähän virtalähteitä, silti verkkoanalyysi on paras valinta, mutta temppu on muuttaa virtalähteet vastaavaksi jännitelähteeksi.
Tässä opetusohjelmassa keskustelemme verkkoanalyysistä ja ymmärrämme kuinka sitä käytetään piiriverkossa.
Verkkovirran menetelmä tai analyysi
Verkon analysoimiseksi verkkoanalyysillä tietty edellytys on täytettävä. Verkkoanalyysi soveltuu vain suunnittelupiireihin tai verkkoihin.
Mikä on tasainen piiri?
Suunnittelijapiiri on yksinkertainen piiri tai verkko, joka voidaan piirtää tasopinnalle, jossa ei tapahdu jakosuodatusta. Kun piiri tarvitsee jakosuodattimen, se on ei-tasainen piiri.
Alla olevassa kuvassa on tasomainen piiri. Se on yksinkertainen, eikä crossoveria ole läsnä.
Nyt piirin alapuolella on ei-tasainen piiri. Piiriä ei voida yksinkertaistaa, koska piirissä on jakosuodin.
Verkkoanalyysiä ei voida tehdä ei-tasaisessa piirissä, ja se voidaan tehdä vain tasopiirissä. Verkkoanalyysin soveltamiseksi tarvitaan muutama yksinkertainen vaihe lopputuloksen saamiseksi.
- Ensimmäinen vaihe on tunnistaa, onko kyseessä taso- vai ei-tasainen piiri.
- Jos se on tasomainen piiri, sitä on yksinkertaistettava ilman jakosuodinta.
- Verkkojen tunnistaminen.
- Jännitelähteen tunnistaminen.
- Selvittää nykyinen kiertoreitti
- Kirchoffin lain soveltaminen oikeisiin paikkoihin.
Katsotaanpa, kuinka verkkoanalyysi voi olla hyödyllinen prosessi piiritason analyysissä.
Virran löytäminen piiristä Mesh Current -menetelmällä
Yllä oleva piiri sisältää kaksi silmää. Se on yksinkertainen suunnittelupiiri, jossa on 4 vastusta. Ensimmäinen verkko luodaan käyttämällä R1- ja R3-vastuksia ja toinen verkko luodaan R2: lla, R4: llä ja R3: lla.
Kunkin verkon läpi kulkee kaksi erilaista virran arvoa. Jännitelähde on V1. Kunkin verkon kiertävä virta voidaan helposti tunnistaa verkkoyhtälön avulla.
Ensimmäisen verkon kohdalla V1, R1 ja R3 on kytketty sarjaan. Siksi heillä molemmilla on sama virta, joka on merkitty sinisenä kiertävänä tunnuksena nimeltään i1. Toisen verkon kohdalla tapahtuu täsmälleen sama asia, R2: lla, R4: llä ja R3: lla on sama virta, jota merkitään myös sinisenä kiertävänä viivana, jota merkitään nimellä i 2.
R3: lle on erityistapaus. R3 on yhteinen vastus kahden silmän välillä. Tämä tarkoittaa, että vastuksen R3 läpi kulkee kahden eri silmän kaksi erilaista virtaa. Mikä on R3: n virta? Se on kahden verkko- tai silmukkavirran ero. Joten vastuksen R3 läpi virtaava virta on i 1 - i 2 .
Tarkastellaan ensin
Kirchhoffin jännitelakia soveltamalla V1: n jännite on yhtä suuri kuin R1: n ja R3: n jännite-ero.
Mikä on R1: n ja R3: n jännite? Tässä tapauksessa Ohmin laki on erittäin hyödyllinen. Ohmin lain mukaan Jännite = virta x vastus .
Niin, R1 jännite on i 1 x R 1 ja vastus R3, se on (i 1 - i 2) x-R 3
Siksi Kirchoffin jännitelain mukaan
V 1 = i 1 R 1 + R 3 (i 1 - i 2) ………..
Toisessa verkossa ensimmäisessä silmässä ei ole V1: n kaltaista jännitelähdettä. Tällöin, kuten Kirchhoffin jännitelaki on, suljetussa piirissä sarjapiiriverkon polussa kaikkien vastusten potentiaalierot ovat 0.
Joten soveltamalla samaa Ohmsin lakia ja Kirchhoffin lakia,
R 3 (i 1 - i 2)) + i 2 R 2 + i 2 R 4 = 0) ………..
Ratkaisemalla yhtälö 1 ja yhtälö 2 voidaan tunnistaa i1: n ja i2: n arvo. Nyt näemme kaksi käytännön esimerkkiä piirisilmukoiden ratkaisemiseksi.
Kahden silmän ratkaiseminen verkkovirran analyysin avulla
Mikä on seuraavan piirin silmävirta?
Yllä oleva piiriverkko on hieman erilainen kuin edellinen esimerkki. Edellisessä esimerkissä piirillä oli yksi jännitelähde V1, mutta tälle piiriverkolle on olemassa kaksi erilaista jännitelähdettä, V1 ja V2. Piirissä on kaksi silmää.
Mesh-1: lle V1, R1 ja R3 on kytketty sarjaan. Niin, sama virta kulkee läpi kolme komponenttia, jotka ovat i 1.
Ohmin lakia käyttämällä kunkin komponentin jännite on
V 1 = 5 V V R1 = i 1 x 2 = 2i 1
R3: lle kaksi silmukkavirtaa virtaa sen läpi, koska tämä on jaettu komponentti kahden silmän välillä. Koska eri silmille on kaksi erilaista jännitelähdettä, vastuksen R3 läpi kulkeva virta on i 1 + i 2.
Joten, jännite
V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Kirchhoffin lain mukaan
V 1 = 2i 1 + 5 (i 1 + i 2) 5 = 7i 1 + 5i 2 ……. (Yhtälö: 1)
, V2, R2 ja R3 on kytketty sarjaan. Niin, sama virta kulkee läpi kolme komponenttia, joka on i 2.
Ohmin lakia käyttämällä kunkin komponentin jännite on
V 1 = 25 V V R2 = i 2 x 10 = 10i 2 V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Kirchhoffin lain mukaan
V 2 = 10i 2 + 5 (i 1 + i 2) 25 = 5i 1 + 15i 2 5 = i 1 + 3i 2… (Yhtälö: 2)
Joten tässä ovat kaksi yhtälöä, 5 = 7i 1 + 5i 2 ja 5 = i 1 + 3i 2.
Ratkaisemalla tämä kaksi yhtälöä saamme, i 1 =.625A i 2 = 1.875A
Piiri lisäksi simuloida mausteen työkalu arvioida tuloksia.
Sama piiri toistetaan Orcad Pspicessa ja saamme saman tuloksen
Kolmen silmän ratkaiseminen verkkovirran analyysillä
Tässä on toinen klassinen Mesh-analyysiesimerkki
Tarkastellaan seuraavaa piiriverkkoa. Käyttämällä Mesh-analyysiä laskemme kolme virtaa kolmessa silmässä.
Yllä olevassa piiriverkossa on kolme silmää. Saatavana on myös ylimääräinen virtalähde.
Piiriverkon ratkaisemiseksi verkkoanalyysiprosessissa Mesh-1 jätetään huomiotta, koska i 1, kymmenen ampeerin virtalähde on piiriverkon ulkopuolella.
Mesh-2: ssa V1, R1 ja R2 on kytketty sarjaan. Niin, sama virta kulkee läpi kolme komponenttia, joka on i 2.
Ohmin lakia käyttämällä kunkin komponentin jännite on
V 1 = 10 V
R1: lle ja R2: lle jokaisen vastuksen läpi kulkee kaksi silmukkavirtaa. R1 on jaettu komponentti kahden silmän, 1 ja 2. välillä. Vastuksen R1 läpi virtaava virta on siis i 2 - i 2. Sama kuin R1, vastuksen R2 läpi kulkeva virta on i 2 - i 3.
Siksi jännite vastuksen R1 yli
V R1 = (i 2 - i 1) x 3 = 3 (i 2 - i 1)
Ja vastukselle R2
V R2 = 2 x (i 2 - i 3) = 2 (i 2 - i 3)
Kirchhoffin lain mukaan
3 (i 2 - i 1) + 2 (i 2 - i 3) + 10 = 0 tai -3i 1 + 5i 2 = -10…. (Yhtälö: 1)
Joten i 1: n arvo on jo tiedossa, mikä on 10A.
Antamalla i 1 -arvo voidaan muodostaa yhtälö: 2.
-3i 1 + 5i 2 - 2i 3 = -10-30 + 5i 2 - 2i 3 = -10 5i 2 - 2i 3 = 20…. (Yhtälö: 2)
Mesh-3: ssa V1, R3 ja R2 on kytketty sarjaan. Joten sama virta kulkee kolmen komponentin läpi, mikä on i3.
Ohmin lakia käyttämällä kunkin komponentin jännite on
V 1 = 10 V V R2 = 2 (i 3 - i 2) V R3 = 1 xi 3 = i 3
Kirchhoffin lain mukaan
i 3 + 2 (i 3 - i 2) = 10 tai, -2i 2 + 3i 3 = 10….
Näin ollen, tässä on kaksi yhtälöä, 5i 2 - 2i 3 = 20 ja -2i 2 + 3i 3 = 10. ratkaista nämä kaksi yhtälöä, i 2 = 7.27A ja i 3 = 8.18A.
Mesh analyysi simulointi PSpice osoitti täsmälleen saman tuloksen kuin laskettu.
Näin virta voidaan laskea silmukoina ja silmukoina käyttämällä verkkovirran analyysiä.