- Analiza očesa in vozla
- Metoda ali analiza mrežnega toka
- Iskanje toka v vezju z uporabo metode mrežnega toka
- Reševanje dveh očes z uporabo analize trenutne mreže
- Reševanje treh očes z uporabo analize mrežnega toka
Analiziranje omrežja vezja in ugotavljanje toka ali napetosti je težko delo. Vendar bo analiza vezja enostavna, če bomo uporabili ustrezen postopek za zmanjšanje zapletenosti. Osnovni tehniki analize omrežja vezja sta analiza mrežnega toka in analiza vozlišča.
Analiza očesa in vozla
Analiza mrežnega očesa in vozlišč ima določen nabor pravil in omejena merila za popoln rezultat. Za delovanje vezja je potreben en ali več napetostnih ali tokovnih virov ali oboje. Določitev tehnike analize je pomemben korak pri reševanju vezja. In to je odvisno od števila napetostnih ali tokovnih virov, ki so na voljo v določenem vezju ali omrežjih.
Analiza mrežnega očesa je odvisna od razpoložljivega napetostnega vira, medtem ko je analiza vozlišč odvisna od trenutnega vira. Za enostavnejše izračune in za zmanjšanje zapletenosti je pametneje uporabiti analizo mrežnega očesa, kjer je na voljo veliko število napetostnih virov. Če se vezje ali omrežja ukvarjajo z velikim številom tokovnih virov, je Nodalna analiza najboljša izbira.
Kaj pa, če ima vezje vire napetosti in toka? Če ima vezje večje število napetostnih virov in malo število tokovnih virov, je še vedno najboljša izbira Mesh analiza, vendar je trik spremeniti trenutne vire v enakovreden vir napetosti.
V tej vadnici bomo razpravljali o analizi mrežnega očesa in razumeli, kako jo uporabiti v omrežju vezja.
Metoda ali analiza mrežnega toka
Za analizo omrežja z analizo mrežnega očesa je treba izpolniti določen pogoj. Analiza mrežnega očesa se uporablja samo za tokokroge ali omrežja načrtovalca.
Kaj je ravninsko vezje?
Vezje načrtovalca je preprosto vezje ali omrežje, ki ga je mogoče narisati na ravni površini, kjer se ne dogaja križanja. Ko vezje potrebuje križanec, gre za neravninsko vezje.
Spodnja slika prikazuje ravninsko vezje. Je preprost in navzkrižnega križanca ni.
Zdaj je spodnje vezje neplanarno vezje. Vezja ni mogoče poenostaviti, saj je v vezju križanec.
Analize mrežnega očesa ni mogoče izvesti v neravninskem vezju in le v ravninskem vezju. Če želite uporabiti analizo mrežnega očesa, je potrebnih nekaj preprostih korakov, da dobite končni rezultat.
- Prvi korak je ugotoviti, ali gre za ravninsko ali neravninsko vezje.
- Če gre za ravninsko vezje, ga je treba poenostaviti brez kakršnega koli križanja.
- Prepoznavanje očes.
- Prepoznavanje napetostnega vira.
- Ugotovitev trenutne krožne poti
- Uporaba Kirchoffovega zakona na ustreznih mestih.
Poglejmo, kako je analiza mrež lahko koristen postopek za analizo nivoja vezja.
Iskanje toka v vezju z uporabo metode mrežnega toka
Zgornje vezje vsebuje dve očesi. To je preprosto vezje načrtovalca, kjer so prisotni 4 upori. Prva mreža se ustvari z uporom R1 in R3, druga mreža pa z R2, R4 in R3.
Skozi vsako mrežo teče dve različni vrednosti toka. Vir napetosti je V1. Obtočni tok v vsaki mreži lahko enostavno določimo z uporabo enačbe mrežnega očesa.
Za prvo mrežo so V1, R1 in R3 povezani zaporedno. Zato imata oba isti tok, ki je označen kot modri identifikator kroženja, imenovan i1. Za drugo mrežo se dogaja popolnoma isto, R2, R4 in R3 imajo enak tok, ki je prav tako označen kot modra obtočna črta, označena kot i 2.
Obstaja poseben primer za R3. R3 je pogost upor med dvema očesoma. To pomeni, da skozi upor R3 tečeta dva različna toka dveh različnih mrež. Kakšen bo tok R3? To je razlika med dvema očesnima ali zankovnima tokom. Torej, tok, ki teče skozi upor R3, je i 1 - i 2 .
Razmislimo o prvem očesu-
Z uporabo Kirchhoffovega napetostnega zakona je napetost V1 enaka napetostni razliki R1 in R3.
Kolikšna je napetost R1 in R3? V tem primeru vam bo v veliko pomoč ohmska zakonodaja. Po zakonu Ohmov Napetost = tok x upor .
Torej, za R1 je napetost i 1 x R 1, za upor R3 pa (i 1 - i 2) x R 3
Torej, v skladu s Kirchoffovim napetostnim zakonom, V 1 = i 1 R 1 + R 3 (i 1 - i 2) ………..
Za drugo mrežo ni napetostnega vira, kot je V1 v prvi mrežici. V takem primeru so potencialne razlike vseh uporov v skladu z Kirchhoffovim napetostnim zakonom v omrežni poti z zaporedno zanko enake 0.
Torej, z uporabo istega Ohmskega zakona in Kirchhoffovega zakona,
R 3 (i 1 - i 2)) + i 2 R 2 + i 2 R 4 = 0) ………..
Z reševanjem enačb 1 in enačbe 2 lahko določimo vrednost i1 in i2. Zdaj bomo videli dva praktična primera za reševanje zank vezja.
Reševanje dveh očes z uporabo analize trenutne mreže
Kolikšen bo očesni tok naslednjega vezja?
Zgornje omrežje vezij se nekoliko razlikuje od prejšnjega primera. V prejšnjem primeru je vezje imelo en sam napetostni vir V1, vendar je za to omrežje vezja prisotna dva različna napetostna vira, V1 in V2. V vezju sta dve očesi.
Za Mesh-1 so V1, R1 in R3 povezani zaporedno. Torej, isti tok teče skozi tri komponente, ki so i 1.
Z uporabo Ohmovega zakona je napetost vsake komponente enaka
V 1 = 5 V V R1 = i 1 x 2 = 2i 1
Za R3 skozi njega tečeta dva zančna toka, saj je to skupna komponenta med dvema očesoma. Ker obstajata dva različna vira napetosti za različna očesa, je tok skozi upor R3 i 1 + i 2.
Torej, napetost pri
V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
V skladu s Kirchhoffovim zakonom
V 1 = 2i 1 + 5 (i 1 + i 2) 5 = 7i 1 + 5i 2 ……. (Enačba: 1)
, V2, R2 in R3 so povezani zaporedno. Torej, isti tok teče skozi tri komponente, ki je i 2.
Z uporabo Ohmovega zakona se napetost vsake komponente
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)
V skladu s Kirchhoffovim zakonom
V 2 = 10i 2 + 5 (i 1 + i 2) 25 = 5i 1 + 15i 2 5 = i 1 + 3i 2 ….. (Enačba: 2)
Torej, tukaj sta dve enačbi, 5 = 7i 1 + 5i 2 in5 = i 1 + 3i 2.
Z rešitvijo te enačbe dobimo, i 1 =.625A i 2 = 1.875A
Tokokrog nadalje simuliran začimb orodje za oceno rezultata.
Popolnoma isto vezje se ponovi v Orcad Pspice in dobimo enak rezultat
Reševanje treh očes z uporabo analize mrežnega toka
Tu je še en klasičen primer analize mreže
Upoštevajmo spodnje omrežje vezij. Z analizo mreže bomo izračunali tri tokove v treh očesih.
Zgornje omrežje vezja ima tri očesa. Na voljo je tudi dodaten trenutni vir.
Za rešitev omrežja vezja v procesu analize mrežnega očesa se Mesh-1 prezre kot i 1, deset amperski tok je zunaj omrežja vezja.
V Mesh-2 so V1, R1 in R2 povezani zaporedno. Torej, isti tok teče skozi tri komponente, ki je i 2.
Z uporabo Ohmovega zakona se napetost vsake komponente
V 1 = 10V
Za R1 in R2 skozi vsak upor tečeta dva zančna toka. R1 je skupna komponenta med dvema očesoma, 1 in 2. Torej tok, ki teče skozi upor R1, je i 2 - i 2. Enako kot R1, tok skozi upor R2 je i 2 - i 3.
Zato je napetost na uporu R1
V R1 = (i 2 - i 1) x 3 = 3 (i 2 - i 1)
In za upor R2
V R2 = 2 x (i 2 - i 3) = 2 (i 2 - i 3)
V skladu s Kirchhoffovim zakonom
3 (i 2 - i 1) + 2 (i 2 - i 3) + 10 = 0 ali -3i 1 + 5i 2 = -10…. (Enačba: 1)
Torej, vrednost i 1 je že znana, kar je 10A.
Z zagotavljanjem vrednosti i 1 lahko oblikujemo enačbo: 2.
-3i 1 + 5i 2 - 2i 3 = -10 -30 + 5i 2 - 2i 3 = -10 5i 2 - 2i 3 = 20…. (Enačba: 2)
V Mesh-3 so V1, R3 in R2 povezani zaporedno. Torej, isti tok teče skozi tri komponente, to je i3.
Z uporabo Ohmovega zakona je napetost vsake komponente enaka
V 1 = 10 V V R2 = 2 (i 3 - i 2) V R3 = 1 xi 3 = i 3
V skladu s Kirchhoffovim zakonom
i 3 + 2 (i 3 - i 2) = 10 ali, -2i 2 + 3i 3 = 10….
Tu sta torej dve enačbi, 5i 2 - 2i 3 = 20 in -2i 2 + 3i 3 = 10. Z rešitvijo teh enačb smo i 2 = 7,27A in i 3 = 8,18A.
Analiza simulacija Mesh v PSPICE pokazala točno enak rezultat, kot je izračunano.
Tako lahko izračunamo tok v zankah in očesih z uporabo analize toka mreže.