Menghitung tegangan rangkaian terbuka Thevenin

Question

Saya tidak yakin bagaimana cara menghitung \$V_{Th}\$ dengan sirkuit di bawah ini.

Saya telah mencoba untuk mengurangi rangkaian di bawah ini menjadi rangkaian berikut, tetapi saya tidak yakin apakah ini benar. Adakah yang bisa memastikan bahwa saya mengambil langkah yang tepat?

Answer 1

Nah, saya mencoba menganalisis rangkaian berikut:

^{mensimulasikan sirkuit ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Saat kita menggunakan dan menerapkan KCL , kita bisa menulis persamaan berikut:

$$ \begin{cases} \text{I}_\text{a}=\text{I}_1+\text{I}_5\\ \\ \text{I}_5=\text{I}_2+\text{I}_3\\ \\ \text{I}_4=\text{I}_\text{b}+\text{I}_3\\ \\ \text{I}_1=\text{I}_\text{a}+\text{I}_6\\ \\ 0=\text{I}_2+\text{I}_6+\text{I}_7\\ \\ \text{I}_4=\text{I}_\text{b}+\text{I}_7 \end{cases}\tag1 $$

Saat kita menggunakan dan menerapkan hukum Ohm , kita dapat menulis kumpulan persamaan berikut:

$$ \begin{cases} \text{I}_1=\frac{\text{V}_1}{\text{R}_1}\\ \\ \text{I}_2=\frac{\text{V}_1}{\text{R}_2}\\ \\ \text{I}_3=\frac{\text{V}_1-\text{V}_2}{\text{R}_3}\\ \\ \text{I}_4=\frac{\text{V}_2}{\text{R}_4}\\ \\ \text{I}_\text{b}=\frac{\text{V}_3-\text{V}_2}{\text{R}_5} \end{cases}\tag2 $$

Karena Anda sudah memiliki jawabannya, saya akan menyajikan metode yang menggunakan Mathematica untuk menyelesaikan masalah ini. Saya menggunakan kode berikut untuk menyelesaikan dua sistem dari atas:

In[1]:=FullSimplify[
 Solve[{Ia == I1 + I5, I5 == I2 + I3, I4 == Ib + I3, I1 == Ia + I6, 
   0 == I2 + I6 + I7, I4 == Ib + I7, I1 == V1/R1, I2 == V1/R2, 
   I3 == (V1 - V2)/R3, I4 == V2/R4, Ib == (V3 - V2)/R5}, {I1, I2, I3, 
   I4, I5, I6, I7, V1, V2, V3}]]

Out[1]={{I1 -> (R2 (Ib R4 + Ia (R3 + R4)))/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I2 -> (R1 (Ib R4 + Ia (R3 + R4)))/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I3 -> (Ia R1 R2 - Ib (R1 + R2) R4)/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I4 -> ((Ia + Ib) R1 R2 + Ib (R1 + R2) R3)/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I5 -> (-Ib R2 R4 + Ia R1 (R2 + R3 + R4))/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I6 -> (Ib R2 R4 - Ia R1 (R2 + R3 + R4))/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  I7 -> (Ia R1 R2 - Ib (R1 + R2) R4)/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  V1 -> (R1 R2 (Ib R4 + Ia (R3 + R4)))/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  V2 -> (((Ia + Ib) R1 R2 + Ib (R1 + R2) R3) R4)/(
   R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)), 
  V3 -> Ia R4 + Ib R4 - ((R1 + R2) R4 (Ib R4 + Ia (R3 + R4)))/(
    R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)) + Ib R5}}

Untuk menemukan kesetaraan Thevenin, kita perlu mengambil rampasan pada tegangan rangkaian terbuka \$\text{V}_\text{th}=\text{V}_1-\text{V}_2\$(ketika \$\text{R}_3\to\infty\$) dan pada arus hubung singkat \$\text{I}_3\$(ketika \$\text{R}_3\to0\$):

In[2]:=FullSimplify[
 Solve[{Ia == I1 + I5, I5 == I2 + I3, I4 == Ib + I3, I1 == Ia + I6, 
   0 == I2 + I6 + I7, I4 == Ib + I7, I1 == V1/R1, I2 == V1/R2, 
   I3 == (V1 - V2)/Infinity, I4 == V2/R4, Ib == (V3 - V2)/R5}, {I1, 
   I2, I3, I4, I5, I6, I7, V1, V2, V3}]]

Out[2]={{I1 -> (Ia R2)/(R1 + R2), I2 -> (Ia R1)/(R1 + R2), I3 -> 0, I4 -> Ib,
   I5 -> (Ia R1)/(R1 + R2), I6 -> -((Ia R1)/(R1 + R2)), I7 -> 0, 
  V1 -> (Ia R1 R2)/(R1 + R2), V2 -> Ib R4, V3 -> Ib (R4 + R5)}}

In[3]:=FullSimplify[(Ia R1 R2)/(R1 + R2) - Ib R4]

Out[3]=(Ia R1 R2)/(R1 + R2) - Ib R4

In[4]:=Limit[(Ia R1 R2 - Ib (R1 + R2) R4)/(R2 (R3 + R4) + R1 (R2 + R3 + R4)),
  R3 -> 0]

Out[4]=(Ia R1 R2 - Ib (R1 + R2) R4)/(R2 R4 + R1 (R2 + R4))

Jadi, menggunakan nilai Anda, kami mendapatkan:

• $$\text{V}_\text{th}=-\frac{11}{3}\approx-3.66667\space\text{V}\tag3$$
• $$\text{I}_\text{th}=-\frac{11}{5}=-2.2\space\text{A}\tag4$$
• $$\text{R}_\text{th}=\frac{\text{V}_\text{th}}{\text{I}_\text{th}}=\frac{5}{3}\approx1.66667\space\Omega\tag5$$