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Thevenin定理:实用性,用途和局限性

关键的外卖

  • 了解Thevenin定理以及它的用处

  • 如何计算一个Thevenin等效电路

  • Thevenin定理的局限性

戴维南定理

Thevenin定理是一种有价值的电路概念和分析方法,用于将复杂电路转换为更简单的等效电路。该定理说明:

任何包含多个电压和电阻的线性电路都可以被一个串联的单一电压所取代,并在负载上连接一个电阻。


换句话说,任何由纯无源元件(电阻、电容和电感)组成的电路都可以简化为连接到负载电阻的等效两端电路。

更多关于Thevenin定理

特维宁定理尤其适用于完成电路分析用于电池或电力系统,以及其他相互连接的电阻电路,这些电阻电路会对相邻的电路部分产生影响。这个相邻的部分可以是负载电阻或其他电路网络。

登维宁电路可以在电路的任意两个节点上进行计算。该电路由一个特维宁电压源V组成TH和等效Thevenin电阻RTH(或ZTH在电容+电感存在的情况下)。VTH在开路端子A-B和RTH是在所有电压源都替换为短路时得到的。

计算一个Thevenin等效电路

在Thevenin等效电路中,在节点a和B之间,任何由无源元件组成的复杂“单端口”网络都可以被单个等效电阻R所取代TH电压VTH.RTH当VTH为端子处的开路电压。计算一个Thevenin电路如下:

  1. 如果存在,从电路中移除负载电阻,穿过感兴趣的端子。

  2. 确定两端的电压;这是VTH.你可以做到任何电路分析方法(串联电路定律,欧姆定律,或基尔霍夫电压定律)。

  3. 求Thevenin等效电阻RTH通过短路所有电压源和开路所有电流源。使用串联和并联电阻的规律来实现单个等效电阻。

    1. 对于无功元件(电感器和电容器),对这些元素使用简化技术最终达到单一的复阻抗(电阻和电抗)。

  4. 用你的戴文宁电压源V创建一个电路TH与你的当量电阻R串联TH.这是Thevenin等效电路。

重要的是要注意,电压和电阻数字的Thevenin源和电阻不对应的任何实际组件从原始电路。Thevenin定理对于确定网络中跨终端a和b的单个电阻会发生什么很有用。根据电路中选择的两个节点,Thevenin等效电路将会不同。换句话说,存在一个Thevenin等效电路(VTH和RTH)对于给定两个特定节点的复杂电路,而不仅仅是整个电路。

Thevenin定理的优点

Thevenin定理在分析电路时特别有用,它从原始电路中去除负载电阻并进行简化。在重新连接负载电阻后,任何后续的计算都可以像整个网络一样进行简化电路

如果推导正确,Thevenin电路的行为将与原始电路完全相同。两个指定端口之间的负载将无法区分原始网络和特维宁等效电路

在分析负载电阻变化的电力系统和其他电路时,知道泰韦宁等效电压和电阻可以很容易地计算通过负载的电流,简化进一步的分析。

Thevenin定理的局限性

考虑到一些限制,Thevenin定理只适用于特定的情况。

  • Thevenin定理是适用的只适用于线性电路例如,只使用无源电阻、电感和电容。Thevenin定理不适用于非线性器件,如二极管和晶体管。

  • 从负载(指定节点A-B)的角度来看,Thevenin等效只具有I-V特性。

  • Thevenin电路的功耗不一定与实际系统相同。也就是说,无论电路如何实现,终端A-B之间的外部电阻所消耗的功率是相同的。

Thevenin定理是一个很好的电路分析工具,它可以把复杂的电气网络简化为一个电压和电阻。当从A-B端子往回看时,简化电路与它所取代的复杂电路的电行为相同——具有相同的I-V关系。

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