源转换

源变换方法用于电路简化,通过将独立的电流源变换为独立的电压源来修改复杂电路,反之亦然。为了分析这些电路,我们可以利用这些变换应用一个简单的电压和电流分压器技术。这种源变换方法也可用于将电路从特维宁等效电路转换为诺顿等效电路。让我们简单了解一下这些源转换方法。

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实际电压源

理想的电压源是指提供不依赖于通过它的电流的终端电压的设备。但这种理想的能源在实际中却从未存在过。假设电池在无负载或无电流流过时产生12V的电压,那么当有负载电流流过时,电池产生的电压小于12V。这些电源称为实用电压源。然而,只要小功率或电流从负载,这些实际来源代表理想的电压来源。

实用V-I特性电压源

实用V-I特性电压源

因此,器件的真实模型(实际电压源)是由串联电阻的理想电压源获得的。这个串联电阻器类似于电流流过器件时的压降。串联电阻称为电压源的内阻。这并不意味着我们可以在每个实际的源设备中找到这样的安排,而仅仅代表了由于负载电流的增加而导致的终端电压的降低。

实用的内阻与电源串联的电压源

具有内阻的实用电压源

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实际电流源

与理想的电压源类似,理想的电流源也永远不存在,因为没有设备或源可以提供独立于连接的负载电阻或负载端子电压的恒定电流。但当负载电压较小时,实际电流源中的负载电流与理想电流源中的负载电流相等。因此,一个真实的模型或实际的电流源是由一个理想的电流源与电阻(或内阻)并联得到的。这类似于实际电流源中的电流随着负载电压(或负载电阻的变化)的变化而变化。

实际电流源

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源转换的概念

考虑RL负载电阻的实际电压和电流源。让我们看看电路在负载电阻变化时的表现。

  • 在实际电压源电路中,如果负载电阻RL = 0,则负载起短路作用,因此短路电流流过负载。所以VL等于0 (VL = IL * RL)而IL是

IL = Vs / Rs

  • 同样,在实际的电流源电路中,当RL=0时,负载也表现为短路,因为它更倾向于让电流通过无电阻路径。这个负载电流等于源电流等于实际电压源电路中Vs/Rs的值。

因此,当RL = 0时,Is = Vs/Rs ............(1)

  • 如果负载电阻RL为无穷大,则两个电路表现为开路。因此,两个电路的负载电流都为零。在实际的电流源电路中,电阻上的压降为

Vint = * Rint

  • 在一个实际电压源电路中Rs上的电压等于Vs等于实际电流源电路的is * Rint。

和= *无线电侦察当RL无穷 ..................( 2)

由方程1和2,我们得到

Vs = Rs * Is

Vs = Rint * Is

通过观察上述两个方程,如果两个电源的内阻相等,那么这两个电源在电上是等效的。这两个源是等效的,当连接到相同的负载电阻时,它们可以产生相同的IL和VL值。因此,当负载电阻为零和电阻为无穷大时,这些等效源可以产生相同的短路电流和开路电压。因此,通过交换内部电阻,我们可以把它们的特性从电流源转换为电压源,反之亦然。

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电压源向电流源的转换

通过上面的讨论,一个电压源可以被转换成一个电流源,如图所示,通过将一个串联电阻转换成并联电阻。

4.电压源向电流源的转换

步骤:

  • 找到电压源的内阻,并使这个电阻与一个电流源并联。
  • 应用欧姆定律确定电流源提供的电流。

在上图中,一个带电阻Rs的电压源被转换成一个带并联电阻Rs的等效电流源,这个电流值是通过简单欧姆定律求得的

是= Vs / Rs。

例子:

考虑以下电压源电路,电压为20v,内阻为5欧姆。通过放置一个与电流源值相同的电阻器,电路就转换成电流源。此电流源值可由以下参数确定:

= Vs / Rs

= 20/5

= 4安培

电流为4A,并联电阻为5欧姆的等效电流源如下图所示。

5.电压源转换为电流源的例子

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电流源到电压源的转换

通过串联并联电阻器将电流源转换成电压源。让我们看看它是如何运作的。

步骤:

  • 找出恒流源的并联电阻,并与电压源串联。
  • 应用欧姆定律确定电压源的开路电压值。

电流源到电压源的转换

在上图中,将电阻Rs与电压源串联,将电流源转换为电压源,电压源的值计算为:

Vs =是*Rs

例子:

考虑下面电流源转换的例子,其中电流源为10A,并联电阻为3欧姆。为了计算电压源中的电压值,应用简单欧姆定律,

Vs =是* Rs

Vs = 10 * 3

= 30伏特。

因此,该变换的等效电压源由一个30 V的电压源和3欧姆的串联电阻组成。

7.电流源到电压源的转换示例

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源转换示例

  • 考虑下面的例子,我们必须通过应用源变换找到电压Vo。这个电路由电流源和电压源组成。让我们看看如何应用源变换来简化下面的电路。

步骤1

  • 如图所示,在电路中有两个区域我们可以进行源电路转换,因为电流源有一个并联电阻,电压源有一个串联电阻。所以这些配置是应用源转换的必要条件。

步骤2

  • 首先,考虑具有4欧姆并联电阻的电流源。这个电流源可以通过4欧姆串联成一个电压源,电压源的值确定为

Vs = = * R

= 3 * 4

= 12伏特

考虑电流的方向是向下的,这样电压源中的电压端子也会发生如图所示的变化。

步骤3

  • 将上述电压源与串联电阻放在电路中,就得到如下图所示。

步骤4

  • 电阻4欧姆和2欧姆是串联的,因此总串联电阻将是6欧姆,如下图所示。

步骤5

  • 再一次,12V的电压源与6欧姆的串联电阻可以转换成电流源。因此,考虑对它进行改造。

步骤6

  • 这个带有6欧姆电阻组合的12V电压源可以通过将6欧姆电阻与电流源并联转换成电流源。而电流源中的电流值可确定为

是= Vs / R

= 12/6

= 2安培

电流的流向如下图所示。

步骤7

  • 将上述电流源插入主电路,则得到

步骤8

  • 在右手边,有一个3欧姆电阻的电压源,所以这可以通过放置一个3欧姆电阻并联的电流源转换成电流源,这个电流源的值计算如下

= Vs / Rs

= 12 / 3

= 4安培

电流源中的电流方向如图所示。

步骤9

  • 将上述电流源插入简化电路中,得到最终电路为

第十步

从上面简化的电路来看,电流源似乎是彼此相反的。通过电路的节点电流为

= I1 - I2

= 4 - 2

= 2安培

应用分频法则,通过电阻8欧姆的电流为

(1/Ro/ ((1/Ro) + (1/R1) + (1/R2)))

= 2 * (1/8/((1/8) + (1/6) + (1/3))

= 0.4安培

因此,电阻上8欧姆的电压为

Vo = Io * Ro

= 0.4 * 8

= 3.2伏

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一个回应

  1. 有趣,但我用另一种方式得出正确答案。

    在得到我的三个并联电阻后,我把他们6inv+3inv+8inv然后逆变这个。这个电阻I乘以电流2。我没有得到你列出的当前除法规则。

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