- Phân tích Mesh và Nodal
- Phương pháp hoặc phân tích hiện tại lưới
- Tìm dòng điện trong mạch bằng phương pháp dòng điện lưới
- Giải quyết hai lưới bằng phân tích dòng điện lưới
- Giải quyết ba mắt lưới bằng cách sử dụng phân tích dòng điện lưới
Phân tích một mạng mạch và tìm ra dòng điện hoặc điện áp là một công việc khó khăn. Tuy nhiên, việc phân tích một mạch sẽ dễ dàng nếu chúng ta áp dụng quy trình thích hợp để giảm độ phức tạp. Các kỹ thuật phân tích mạng mạch cơ bản là Phân tích dòng điện lưới và Phân tích điện áp Nodal.
Phân tích Mesh và Nodal
Phân tích lưới và nút có một bộ quy tắc cụ thể và các tiêu chí hạn chế để có được kết quả hoàn hảo. Đối với sự làm việc của một mạch, cần phải có nguồn điện áp hoặc dòng điện đơn hoặc nhiều nguồn hoặc cả hai. Xác định Kỹ thuật phân tích là một bước quan trọng trong việc giải mạch. Và nó phụ thuộc vào số lượng điện áp hoặc nguồn hiện tại có sẵn trong mạch hoặc mạng cụ thể.
Phân tích lưới phụ thuộc vào nguồn điện áp có sẵn trong khi phân tích nút phụ thuộc vào nguồn hiện tại. Vì vậy, để tính toán đơn giản hơn và giảm độ phức tạp, sẽ là lựa chọn khôn ngoan hơn khi sử dụng phân tích lưới khi có sẵn một số lượng lớn các nguồn điện áp. Đồng thời nếu mạch hoặc mạng xử lý một số lượng lớn các nguồn hiện tại, thì phân tích Nodal là lựa chọn tốt nhất.
Nhưng nếu một đoạn mạch có cả nguồn điện áp và dòng điện thì sao? Nếu một mạch có số lượng nguồn điện áp lớn hơn và số lượng nguồn dòng điện ít, phân tích Mesh vẫn là lựa chọn tốt nhất, nhưng mẹo là thay đổi các nguồn hiện tại thành một nguồn điện áp tương đương.
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ thảo luận về phân tích Mesh và sẽ hiểu cách sử dụng nó trong mạng mạch.
Phương pháp hoặc phân tích hiện tại lưới
Để phân tích một mạng bằng phân tích lưới, một điều kiện nhất định cần được đáp ứng. Phân tích lưới chỉ áp dụng cho các mạch hoặc mạng lập kế hoạch.
Mạch phẳng là gì?
Mạch planner là một mạch hoặc mạng đơn giản có thể được vẽ trên một mặt phẳng mà không xảy ra sự giao nhau. Khi mạch cần một bộ phân tần thì nó là một mạch phi phẳng.
Hình ảnh dưới đây cho thấy một mạch phẳng. Nó đơn giản và không có sự giao nhau nào.
Bây giờ mạch bên dưới là một mạch phi chính phủ. Mạch không thể được đơn giản hóa vì có sự phân tần trong mạch.
Phân tích lưới không thể được thực hiện trong mạch phi phẳng và nó chỉ có thể được thực hiện trong mạch phẳng. Để áp dụng Phân tích lưới, cần thực hiện một số bước đơn giản để có được kết quả cuối cùng.
- Bước đầu tiên là xác định xem đó là mạch phẳng hay mạch phi phẳng.
- Nếu nó là một mạch phẳng thì nó cần phải được đơn giản hóa mà không có bất kỳ bộ phân tần nào.
- Xác định các mắt lưới.
- Xác định nguồn điện áp.
- Tìm ra con đường lưu thông hiện tại
- Áp dụng định luật Kirchoff ở những nơi thích hợp.
Hãy xem cách Phân tích lưới có thể là một quy trình hữu ích để phân tích mức mạch.
Tìm dòng điện trong mạch bằng phương pháp dòng điện lưới
Đoạn mạch trên chứa hai mắt lưới. Nó là một mạch kế hoạch đơn giản, nơi có 4 điện trở. Lưới đầu tiên được tạo bằng cách sử dụng điện trở R1 và R3 và lưới thứ hai được tạo bằng cách sử dụng R2, R4 và R3.
Hai giá trị khác nhau của dòng điện chạy qua mỗi mắt lưới. Nguồn điện áp là V1. Dòng điện tuần hoàn trong mỗi mắt lưới có thể được xác định dễ dàng bằng cách sử dụng phương trình lưới.
Đối với lưới thứ nhất, V1, R1 và R3 được nối tiếp. Do đó, cả hai đều chia sẻ cùng một dòng điện được ký hiệu là mã nhận dạng tuần hoàn màu xanh lam có tên là i1. Đối với lưới thứ hai, điều tương tự cũng đang xảy ra, R2, R4 và R3 chia sẻ cùng một dòng điện cũng được ký hiệu là dòng tuần hoàn màu xanh lam, được ký hiệu là i 2.
Có một trường hợp đặc biệt cho R3. R3 là điện trở chung giữa hai mắt lưới. Điều đó có nghĩa là hai dòng điện khác nhau của hai mắt lưới khác nhau đang chạy qua điện trở R3. Dòng điện của R3 sẽ là bao nhiêu? Nó là sự khác biệt giữa hai lưới hoặc dòng điện vòng. Vì vậy, dòng điện chạy qua điện trở R3 là i 1 - i 2 .
Hãy xem xét lưới đầu tiên-
Bằng cách áp dụng định luật điện áp Kirchhoff, hiệu điện thế của V1 bằng hiệu điện thế của R1 và R3.
Bây giờ hiệu điện thế của R1 và R3 là bao nhiêu? Đối với trường hợp này, định luật Ohms sẽ rất hữu ích. Theo định luật Ohms Điện áp = Dòng điện x Điện trở .
Vì vậy, đối với R1, điện áp là i 1 x R 1 và đối với điện trở R3, nó sẽ là (i 1 - i 2) x R 3
Do đó, theo định luật điện áp Kirchoff, V 1 = i 1 R 1 + R 3 (i 1 - i 2) ………..
Đối với lưới thứ hai, không có nguồn điện áp như V1 trong lưới thứ nhất. Trong trường hợp này, theo định luật điện áp Kirchhoff, trong một đường dẫn mạng mạch nối tiếp vòng kín, hiệu điện thế của tất cả các điện trở đều bằng 0.
Vì vậy, bằng cách áp dụng cùng một định luật Ohms và định luật Kirchhoff,
R 3 (i 1 - i 2)) + i 2 R 2 + i 2 R 4 = 0) ………..
Bằng cách giải phương trình 1 và phương trình 2, giá trị của i1 và i2 có thể được xác định. Bây giờ chúng ta sẽ xem hai ví dụ thực tế để giải quyết các vòng lặp mạch.
Giải quyết hai lưới bằng phân tích dòng điện lưới
Dòng điện lưới của đoạn mạch sau đây sẽ là bao nhiêu?
Mạng mạch ở trên hơi khác so với ví dụ trước. Trong ví dụ trước, mạch có một nguồn điện áp duy nhất V1, nhưng đối với mạng mạch này, có hai nguồn điện áp khác nhau, V1 và V2. Có hai mắt lưới trong mạch.
Đối với Mesh-1, V1, R1 và R3 được kết nối theo chuỗi. Vì vậy, cùng một dòng điện chạy qua ba thành phần là i 1.
Bằng cách sử dụng định luật Ôm, điện áp của mỗi thành phần là-
V 1 = 5V V R1 = i 1 x 2 = 2i 1
Đối với R3, hai dòng điện vòng chạy qua nó vì đây là thành phần được chia sẻ giữa hai lưới. Vì có hai nguồn điện áp khác nhau mắc các mắt lưới khác nhau nên cường độ dòng điện qua điện trở R3 là i 1 + i 2.
Vì vậy, điện áp ở
V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Theo định luật Kirchhoff, V 1 = 2i 1 + 5 (i 1 + i 2) 5 = 7i 1 + 5i 2 ……. (Phương trình: 1)
, V2, R2 và R3 được mắc nối tiếp. Vì vậy, cùng một dòng điện chạy qua ba thành phần là i 2.
Bằng cách sử dụng định luật Ôm, điện áp của mỗi thành phần là-
V 1 = 25V V R2 = i 2 x 10 = 10i 2 V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Theo định luật Kirchhoff, V 2 = 10i 2 + 5 (i 1 + i 2) 25 = 5i 1 + 15i 2 5 = i 1 + 3i 2 ….. (Phương trình: 2)
Vì vậy, đây là hai phương trình, 5 = 7i 1 + 5i 2 và5 = i 1 + 3i 2.
Bằng cách giải hai phương trình này, chúng ta nhận được, i 1 =.625A i 2 = 1.875A
Các mạch tiếp tục mô phỏng trong công cụ gia vị để đánh giá kết quả.
Cùng một mạch chính xác được sao chép trong Orcad Pspice và chúng tôi nhận được kết quả tương tự
Giải quyết ba mắt lưới bằng cách sử dụng phân tích dòng điện lưới
Đây là một ví dụ phân tích lưới cổ điển khác
Chúng ta hãy xem xét mạng mạch dưới đây. Bằng cách sử dụng phân tích Mesh, chúng tôi sẽ tính toán ba dòng điện trong ba mắt lưới.
Mạng mạch trên có ba mắt lưới. Một nguồn hiện tại bổ sung cũng có sẵn.
Để giải quyết mạng mạch trong quá trình phân tích lưới, Mesh-1 được bỏ qua vì i 1, một nguồn dòng điện 10 Ampe nằm ngoài mạng mạch.
Trong Mesh-2, V1, R1 và R2 được kết nối trong chuỗi. Vì vậy, cùng một dòng điện chạy qua ba thành phần là i 2.
Bằng cách sử dụng định luật Ôm, điện áp của mỗi thành phần là-
V 1 = 10V
Đối với R1 và R2, hai dòng điện vòng chạy qua mỗi điện trở. R1 là linh kiện dùng chung giữa hai mắt lưới 1 và 2. Vậy cường độ dòng điện chạy qua điện trở R1 là i 2 - i 2. Tương tự như R1, Dòng điện qua điện trở R2 là i 2 - i 3.
Do đó, điện áp trên điện trở R1
V R1 = (i 2 - i 1) x 3 = 3 (i 2 - i 1)
Và đối với điện trở R2
V R2 = 2 x (i 2 - i 3) = 2 (i 2 - i 3)
Theo định luật Kirchhoff, 3 (i 2 - i 1) + 2 (i 2 - i 3) + 10 = 0 hoặc -3i 1 + 5i 2 = -10…. (Phương trình: 1)
Vì vậy, giá trị của i 1 đã được biết là 10A.
Bằng cách cung cấp giá trị i 1 , Phương trình: 2 có thể được hình thành.
-3i 1 + 5i 2 - 2i 3 = -10 -30 + 5i 2 - 2i 3 = -10 5i 2 - 2i 3 = 20…. (Phương trình: 2)
Trong Mesh-3, V1, R3 và R2 được kết nối theo chuỗi. Vì vậy, cùng một dòng điện chạy qua ba thành phần là i3.
Bằng cách sử dụng định luật Ôm, điện áp của mỗi thành phần là-
V 1 = 10V V R2 = 2 (i 3 - i 2) V R3 = 1 xi 3 = i 3
Theo định luật Kirchhoff, i 3 + 2 (i 3 - i 2) = 10 hoặc, -2i 2 + 3i 3 = 10….
Do đó, đây là hai phương trình, 5i 2 - 2i 3 = 20 và -2i 2 + 3i 3 = 10. Bằng cách giải hai phương trình này, i 2 = 7,27A và i 3 = 8,18A.
Các phân tích mô phỏng Lưới trong pspice cho thấy kết quả chính xác giống như tính toán.
Đây là cách dòng điện có thể được tính toán theo vòng lặp và mắt lưới bằng cách sử dụng Phân tích dòng điện lưới.