HMY203 2015 lecture4 summer - ¾ 4 « Ç 6 Æ 8 Ë Ê Ç...

Click here to load reader

  • date post

    14-Feb-2020
  • Category

    Documents

  • view

    0
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of HMY203 2015 lecture4 summer - ¾ 4 « Ç 6 Æ 8 Ë Ê Ç...

  • Γραμμικότητα, Αναλογικότητα και Επαλληλία &

    ΗΜΥΗΜΥ203203Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Επαλληλία &

    Ισοδύναμο Κύκλωμα Thevenin

    Πανεπιστήμιο ΚύπρουΤμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

    Διδάσκων: Δρ. Γιώργος Ζάγγουλος

  • Ατζέντα 1. Γραμμικότητα (Αναλογικότητα και Επαλληλία) 2. Θεώρημα Thevenin 3. Μέγιστη μεταφορά ενέργειας 4. Παράδειγμα

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 2

    4. Παράδειγμα

  • Γραμμικότητα, Αναλογικότητα και Επαλληλία Ένα κύκλωμα χαρακτηρίζεται ως Γραμμικό εάν:

    Η τιμή εξόδου (τάση ή ρεύμα) είναι ανάλογη με την τιμή της πηγής VRL(aV1) = a VRL(V1) + b

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 3

    VRL(aV1) = a VRL(V1) + b και

    Η ολική απόκριση του κυκλώματος να είναι ίση με το άθροισματων αποτελεσμάτων των επιμέρους πηγών VRL(V1+V2) = VRL(V1) + VRL(V2)

  • Πειραματικός Έλεγχος Αναλογικότητας και Επαλληλίας  Για έλεγχο της αναλογικότητας, μετράμε την τάση φορτίου (εξόδου) και μεταβάλλοντας την τάση εισόδου καταγράφουμε την τάση στην αντίσταση φορτίου. Αν η κλίση του VRL/Vin είναι σταθερή, τότε ισχύει η αναλογικότητα για την περιοχή Vin που εξετάστηκε.την περιοχή Vin που εξετάστηκε.  Για έλεγχο της επαλληλίας σε ένα κύκλωμα, μετράμε την τάση φορτίου (εξόδου) με μόνο μια πηγή συνδεδεμένη στο κύκλωμα κάθε φορά. Αν το άθροισμα της δίνει την τιμή της τάσης εξόδου με όλες τις πηγές συνδεδεμένες στο κύκλωμα, τότε ισχύει η Επαλληλία.

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 4

  • Θεώρημα Thevenin και Ισοδύναμο κύκλωμα Οποιοδήποτε γραμμικό δίκτυο μπορεί να “αντικατασταθεί” από μια πηγή τάσης σε σειρά με μια αντίσταση. Η πηγή τάσης καλείται ισοδύναμη τάση Thevenin, και η αντίσταση καλείται ισοδύναμη αντίσταση Thevenin. Αυτό σημαίνει ότι η πηγή τάσης με την αντίσταση σε σειρά έχουν ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά αντίσταση σε σειρά έχουν ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά με το μέρος του κυκλώματος που αντικαθιστούν.

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 5

  • Υπολογισμός κυκλώματος Thevenin Βήμα 1 Αφαιρέστε την αντίσταση (R) μέσω της οποίας επιθυμείτε να υπολογίσετε το ρεύμα ή την τάση στα άκρα της. Ονομάστε αυτά τα τερματικά (όπου η αντίσταση αφαιρέθηκε) “a” και “b”. Υπολογίστε την τάση σε αυτά τα ανοικτά τερματικά. Αυτή ονομάζεται τάση ανοικτού κυκλώματος ή ισοδύναμη τάση Thevenin, V .κυκλώματος ή ισοδύναμη τάση Thevenin, VTH.

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 6

  • Υπολογισμός κυκλώματος Thevenin Βήμα 2 Υπολογίστε την αντίσταση στα ανοικτά τερματικά, (“a” και “b”) "κοιτάζοντας " από αυτά προς το υπόλοιπο κύκλωμα με όλες τις πηγές τάσης να αφαιρούνται και να αντικαθίστανται από τις εσωτερικές τους αντιστάσεις (εάν Rinternal = 0, αντικαταστήστε την πηγή τάσης με βραχυκύκλωμα).βραχυκύκλωμα).

    π.χ. η αντίσταση RTH = R2+(R3//R4) στο πιο πάνω κύκλωμα Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 7

  • Ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin Τώρα έχουμε τα συστατικά που χρειαζόμαστε για να δημιουργήσουμε το ισοδύναμο κύκλωμα Theveninόπως παρουσιάζεται πιο κάτω με τη χρησιμοποίηση των ισοδύναμων τιμών τάσης Thevenin και αντίστασης. αντίστασης.

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 8

    RLoad

    RThevenin

    VThevenin

  • Υπολογισμός κυκλώματος Thevenin Βήμα 3 Το ρεύμα (μέσω της R) το οποίο επιθυμούμε να υπολογίσουμε θα είναι:

    και η τάση στα άκρα της R θα είναι: RR

    VI TH

    THR  και η τάση στα άκρα της R θα είναι:

    όπου: VTH είναι η ισοδύναμη τάση Thevenin βρήκαμε στο βήμα 1, RTHείναι η ισοδύναμη αντίσταση Thevenin που βρήκαμε στο βήμα 2, και R είναι η τιμή της αντίστασης που αφαιρέσαμε στο βήμα 1. Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 9

  • Θεώρημα Thevenin καιΜέγιστη Μεταφορά Ισχύος Για οποιοδήποτε κύκλωμα, έχουμε μέγιστη μεταφορά Ισχύος στο φορτίο εάν ισχύει η σχέση:RLoad = Rthevenin ZLoad = Zthevenin*

    RThevenin

    RLoadVsZLoad = Zthevenin* Παράδειγμα: εάν Vs=15V, Rth=1kΩ και Rload = 0.5, 1 και 2kΩ Για RLoad = 500Ω, PLOAD = I*V = (VS/RTOTAL)*VLOAD= (15/1500) * 5 =50mW Για RLoad = 1kΩ, PLOAD = I*V = (VS/RTOTAL)*VLOAD = (15/2000) * 7.5 =56.25mW Για RLoad = 2kΩ , PLOAD = I*V = (VS/RTOTAL)*VLOAD = (15/3000) * 10 =50mW

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 10

  • Παράδειγμα Thevenin Υπολογίστε τα στοιχεία του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin στο πιο κάτω κύκλωμα αν η R4 είναι η αντίσταση φορτίου. Πώς θα ελέγξετε πειραματικά ότι τα δύο κυκλώματα είναι ισοδύναμα; Σχεδιάστε το απλοποιημένο κύκλωμα και συνδέστε το κατάλληλο φορτίο για μέγιστη μεταφορά ισχύος.

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 11

    για μέγιστη μεταφορά ισχύος.

  • Μαθησιακοί Στόχοι – Εργαστήρια 5 και 6  Εμπέδωση των όρων αναλογικότητα, επαλληλία και γραμμικότητα  Υπολογισμός ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin  Αντικατάσταση ενός κυκλώματος με το ισοδύναμο  Αντικατάσταση ενός κυκλώματος με το ισοδύναμο Thevenin και επαλήθευση  Μέγιστη μεταφορά ισχύος

    Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 12