Mazgo įtampos analizė

Grandinių tinklo analizė yra labai svarbi projektuojant ar dirbant su iš anksto suprojektuotomis grandinėmis, kuriose nagrinėjama kiekvieno grandinės tinklo mazgo ar atšakos srovė ir įtampa. Tačiau šis analizės procesas siekiant nustatyti mazgo ar šakos srovę, įtampą ar galią yra šiek tiek sudėtingas, nes daugybė komponentų yra sujungti. Tinkamas analizavimas taip pat priklauso nuo technikos, kurią pasirenkame, kad sužinotume srovę ar įtampą. Pagrindiniai analizės metodai yra tinklo srovės analizė ir mazginės įtampos analizė.

Šie du metodai atitinka skirtingas taisykles ir turi skirtingus apribojimus. Prieš einant tinkamu būdu analizuoti grandinę, būtina nustatyti, kuri analizės technika yra tinkamiausia atsižvelgiant į sudėtingumą ir analizei reikalingą laiką.

Ką naudoti - tinklo analizę ar mazgų analizę?

Atsakymas yra paslėptas tame, kad kiek įtampos ar srovės šaltinių yra konkrečioje grandinėje ar tinkle. Jei tikslinį grandinės tinklą sudaro srovės šaltiniai, mazgų analizė bus ne tokia sudėtinga ir lengvesnė. Bet jei grandinėje yra įtampos šaltiniai, tinklelio analizės technika yra tobula ir užtrunka mažiau skaičiavimo laiko.

Daugelyje grandinių yra tiek srovės, tiek įtampos šaltiniai. Tose situacijose, jei srovės šaltinių skaičius yra didesnis nei įtampos šaltinių, mazgų analizė vis tiek yra geriausias pasirinkimas ir reikia konvertuoti įtampos šaltinius į lygiaverčius srovės šaltinius.

Anksčiau mes paaiškinome tinklo srovės analizę, todėl čia, šioje pamokoje, aptariame mazgo įtampos analizę ir kaip ją naudoti grandinės tinkle.

Mazgo analizė

Kaip rodo pavadinimas, „ Nodal “ kilęs iš termino „mazgas“. Dabar kas yra mazgas ?

Grandinėje gali būti kitokio tipo grandinės elementai, komponentų gnybtai ir kt . Grandinėje, kurioje bent du ar daugiau grandinės elementų arba gnybtų yra sujungti, vadinama mazgu. Mazgų mazgų analizė atliekama.

Tinklo analizės atveju yra apribojimas, kad tinklelio analizę galima atlikti tik planavimo grandinėje. Planavimo grandinė yra grandinė, kurią galima įvilkti į plokštumos paviršių be jokio kryžminimo. Tačiau mazgų analizei tokio pobūdžio apribojimų nėra, nes kiekvienam mazgui gali būti priskirta įtampa, kuri yra esminis parametras analizuojant mazgą naudojant Mazgo analizės metodą.

Atliekant mazgų analizę, pirmiausia reikia nustatyti grandinės tinkle egzistuojančius skaičių mazgus, nesvarbu , ar tai yra obliavimo grandinė, ar ne obliavimo grandinė.

Suradus mazgus, kai jis susijęs su įtampa, mums reikia atskaitos taško, kad kiekvienam mazgui būtų priskirti įtampos lygiai. Kodėl? Kadangi įtampa yra potencialo skirtumas tarp dviejų mazgų. Todėl norint diferencijuoti reikia nuorodos. Ši diferenciacija atliekama naudojant bendrą arba bendrą mazgą, kuris veikia kaip nuoroda. Norint gauti tobulą įtampos lygį, išskyrus grandinės įžeminimo atskaitos tašką, šis atskaitos mazgas turi būti lygus nuliui.

Taigi, jei penkių mazgų grandinės tinkle yra vienas atskaitos mazgas. Tada norint išspręsti likusius keturis mazgus, reikia keturių mazgų lygčių. Apskritai, norint išspręsti grandinės tinklą naudojant mazgų analizės metodą, kuriame yra N visų mazgų skaičių, reikalingas N-1 mazgų lygčių skaičius. Jei visa tai yra, grandinės tinklą išspręsti tikrai lengva.

Norint išspręsti grandinės tinklą naudojant „ Nodal Analysis Technique“, reikia atlikti šiuos veiksmus.

1. Išsiaiškinti grandinės mazgus
2. N-1 lygčių išsiaiškinimas
3. N-1 įtampos išsiaiškinimas
4. Taikant dabartinį Kirchhoffo įstatymą arba KCL

Įtampos radimas grandinėje naudojant mazgo analizę - pavyzdys

Norėdami suprasti mazgų analizę, apsvarstykime žemiau pateiktą grandinės tinklą,

Pirmiau pateikta grandinė yra vienas iš geriausių pavyzdžių norint suprasti mazgų analizę. Ši grandinė yra gana paprasta. Yra šeši grandinės elementai. I1 yra srovės šaltinis, o R1, R2, R3, R4, R5 yra penki rezistoriai. Panagrinėkime šiuos penkis rezistorius kaip penkis varžinius.

Šie šeši komponentiniai elementai sukūrė tris mazgus. Taigi, kaip buvo aptarta anksčiau, mazgų skaičius buvo rastas.

Dabar yra N-1 mazgų skaičius, o tai reiškia, kad grandinėje yra 3-1 = 2 mazgai.

Pirmiau pateiktame grandinės tinkle mazgas-3 laikomas atskaitos mazgu. Tai reiškia, kad iš įtampos mazgas 3 turi atskaitos įtampa 0V. Taigi, likusiems dviem mazgams, „Node-1“ ir „Node-2“, reikia priskirti įtampą. Taigi „Node-1“ ir „Node-2“ įtampos lygis bus susijęs su „Node-3“.

Dabar apsvarstykime kitą vaizdą, kuriame rodomas dabartinis kiekvieno mazgo srautas.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje taikomas dabartinis Kirchhoffo įstatymas. Į mazgus patenkančios srovės kiekis yra lygus srovei, išeinančiai iš mazgų. Rodyklės nurodė srovių srautus Inodes tiek Node-1, tiek Node-2. Grandinės srovės šaltinis yra I1.

„Node-1“ įvedamos srovės kiekis yra I1, o išeinančios srovės dydis yra srovės visoje R1 ir R2 suma.

Naudojant omo dėsnį, R1 srovė yra (V1 / R1), o R2 srovė yra ((V1 - V2) / R2).

Taigi, taikant Kirchoffo dėsnį, „The Node-1“ lygtis yra

I1 = V1 / R1 + (V1 - V2) / R2 ……

„Node-2 “ srovės per R2 yra (V1 - V2) / R2, srovė per R3 yra V ₂ / R _3, o rezistorius R4 ir R5 gali būti sujungti, kad būtų pasiektas vienas atsparumas, kuris yra R4 + R5, srovė per šie du rezistoriai bus V2 / (R4 + R5).

Todėl taikant dabartinį Kirchoffo dėsnį, Mazgo-2 lygtis gali būti suformuota kaip

(V2-V1) / R2 + V2 / R3 + V2 / (R4 + R5) = 0 ………………

Išsprendus šias dvi lygtis, įtampas kiekviename mazge galima rasti be jokio papildomo sudėtingumo.

Mazgo įtampos analizės pavyzdys

Pažiūrėkime praktinį pavyzdį-

Pirmiau pateiktoje grandinėje 4 varžinės apkrovos sukuria 3 mazgus. „ Node-3“ yra etaloninis mazgas, kurio potencialinė įtampa yra 0 V. Yra vienas srovės šaltinis I1, kuris teikia 10A srovės, ir vienas įtampos šaltinis, kuris teikia 5V įtampą.

Norėdami išspręsti šią grandinę ir sužinoti kiekvienos šakos srovę, bus naudojamas mazgų analizės metodas. Analizės metu, nes yra du likę mazgai, reikalingos 2 atskiros mazgų lygtys.

„Node-1“, kaip numatyta dabartiniame Kirchhoffo įstatyme ir Ohmo įstatyme, I1 = VR1 + (V1-V2) / R2

Todėl, pateikdami tikslią vertę, 10 = V1 / 2 + (V1 - V2) / 1 arba, 20 = 3V1 - 2V2 …….

Tas pats „Node-2“

(V2 - V1) / R2 + V2 / R3 + V2 / (R4) = 0 arba, (V2 - V1) / 1+ V2 / 5+ (V2 - 5) / 3 = 0 arba, 15V2 - 15V1 + 3V2 + 5V2 - 25 = 0 -15V1 + 23V2 = 25 ……………….

Sprendžiant dvi lygtis, gauname V1 vertė yra 13.08V ir vertė V2 yra 9.61V.

Toliau sukurta ir imituota grandinė PSpice, kad būtų patikrinti apskaičiuoti rezultatai su imituotais rezultatais. Mes gavome tuos pačius rezultatus, kurie buvo apskaičiuoti aukščiau, patikrinkite imituotus rezultatus paveikslėlyje:

Taigi, naudojant mazgo įtampos analizę, galima apskaičiuoti įtampą skirtinguose grandinės mazguose.