- Mesh och Nodal analys
- Nätströmmetod eller analys
- Hitta ström i krets med Mesh Current Method
- Lösa två nät med hjälp av nätströmsanalys
- Lösa tre nät med hjälp av analys av nätström
Att analysera ett kretsnätverk och ta reda på strömmen eller spänningen är ett tufft jobb. Det är dock enkelt att analysera en krets om vi använder rätt process för att minska komplexiteten. De grundläggande analysteknikerna för kretsnätverk är Mesh Current Analysis och Nodal Voltage Analysis.
Mesh och Nodal analys
Nät- och nodanalys har en specifik uppsättning regler och begränsade kriterier för att få det perfekta resultatet ur det. För att arbeta i en krets krävs en eller flera spänningar eller strömkällor eller båda. Bestämning av analysteknik är ett viktigt steg för att lösa kretsen. Och det beror på antalet tillgängliga spänningar eller strömkällor i den specifika kretsen eller nätverken.
Nätanalys beror på den tillgängliga spänningskällan medan nodanalys beror på den aktuella källan. Så för enklare beräkning och för att minska komplexiteten är det ett klokare val att använda nätanalys där ett stort antal spänningskällor är tillgängliga. Samtidigt om kretsen eller nätverken hanterar ett stort antal nuvarande källor är Nodal-analys det bästa valet.
Men tänk om en krets har både spänning och strömkällor? Om en krets har ett större antal spänningskällor och få antal strömkällor är fortfarande Mesh-analys det bästa valet, men tricket är att ändra strömkällorna till en ekvivalent spänningskälla.
I denna handledning kommer vi att diskutera Mesh-analys och förstå hur man använder den i ett kretsnätverk.
Nätströmmetod eller analys
För att analysera ett nätverk med nätanalys måste ett visst villkor uppfyllas. Maskanalysen är endast tillämplig på planeringskretsar eller nätverk.
Vad är en plan krets?
Planner-krets är en enkel krets eller nätverk som kan dras på en plan yta där ingen delning sker. När kretsen behöver en crossover är den en icke-plan krets.
Bilden nedan visar en plan krets. Det är enkelt och ingen crossover finns.
Nu nedanför kretsen är en icke-plan krets. Kretsen kan inte förenklas eftersom det finns delning i kretsen.
Nätanalys kan inte göras i den icke-plana kretsen, och den kan bara göras i den plana kretsen. För att tillämpa nätanalysen krävs några enkla steg för att få slutresultatet.
- Det första steget är att identifiera om det är en plan eller icke-plan krets.
- Om det är en plan krets måste den förenklas utan delning.
- Identifiera maskorna.
- Identifiera spänningskällan.
- Ta reda på den aktuella cirkulationsvägen
- Tillämpa Kirchoffs lag på rätt platser.
Låt oss se hur nätanalys kan vara en bra process för kretsnivåanalys.
Hitta ström i krets med Mesh Current Method
Ovanstående krets innehåller två maskor. Det är en enkel planeringskrets där fyra motstånd finns. Det första nätet skapas med R1- och R3-motstånd och det andra nätverket skapas med hjälp av R2, R4 och R3.
Två olika strömvärden flyter genom varje nät. Spänningskällan är V1. Den cirkulerande strömmen i varje nät kan lätt identifieras med hjälp av nätekvationen.
För det första nätet är V1, R1 och R3 anslutna i serie. Därför delar de båda samma ström som betecknas som den blå cirkulerande identifieraren som heter i1. För det andra nätet händer exakt samma sak, R2, R4 och R3 delar samma ström som också betecknas som en blå cirkulerande linje, betecknad som i 2.
Det finns ett specialfall för R3. R3 är ett vanligt motstånd mellan två maskor. Det betyder att två olika strömmar med två olika nät strömmar genom motståndet R3. Vad blir strömmen på R3? Det är skillnaden mellan de två nät- eller loopströmmarna. Så strömmen som strömmar genom motståndet R3 är i 1 - i 2 .
Låt oss överväga första nät-
Genom att tillämpa Kirchhoffs spänningslag är Spänningen i V1 lika med spänningsskillnaden på R1 och R3.
Vad är nu spänningen på R1 och R3? I det här fallet kommer Ohms lag att vara till stor hjälp. Enligt Ohms lag Spänning = Ström x Motstånd .
Så för R1 är spänningen i 1 x R 1 och för motståndet R3 blir den (i 1 - i 2) x R 3
Därför, enligt Kirchoffs spänningslag, V 1 = i 1 R 1 + R 3 (i 1 - i 2) ………..
För det andra nätet finns det ingen spänningskälla som V1 i det första nätet. I ett sådant fall, enligt Kirchhoffs spänningslag, i en sluten kretsnätbana är de potentiella skillnaderna för alla motstånd lika med 0.
Så genom att tillämpa samma Ohms-lag och Kirchhoffs lag,
R 3 (i 1 - i 2)) + i 2 R 2 + i 2 R 4 = 0) ………..
Genom att lösa ekvation 1 och ekvation 2 kan värdet på i1 och i2 identifieras. Nu kommer vi att se två praktiska exempel för att lösa kretslopparna.
Lösa två nät med hjälp av nätströmsanalys
Vad blir nätströmmen för följande krets?
Ovanstående kretsnätverk är något annorlunda än föregående exempel. I det föregående exemplet hade kretsen en enda spänningskälla V1, men för detta kretsnätverk finns det två olika spänningskällor, V1 och V2. Det finns två nät i kretsarna.
För Mesh-1 är V1, R1 och R3 anslutna i serie. Så, samma ström flyter genom de tre komponenterna som är 1.
Genom att använda Ohms-lagen är varje komponents spänning
V 1 = 5V V R1 = i 1 x 2 = 2i 1
För R3 strömmar två slingströmmar genom den eftersom detta är en delad komponent mellan två maskor. Eftersom det finns två olika spänningskällor för olika nät, är strömmen genom motståndet R3 i 1 + i 2.
Så, spänningen vid
V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Enligt Kirchhoffs lag, V 1 = 2i 1 + 5 (i 1 + i 2) 5 = 7i 1 + 5i 2 ……. (Ekvation: 1)
, V2, R2 och R3 är seriekopplade. Så, samma ström flyter genom de tre komponenterna som är i 2.
Genom att använda Ohms-lagen är spänningen för varje komponent-
V 1 = 25V V R2 = i 2 x 10 = 10i 2 V R3 = (i 1 + i 2) x 5 = 5 (i 1 + i 2)
Enligt Kirchhoffs lag, V 2 = 10i 2 + 5 (i 1 + i 2) 25 = 5i 1 + 15i 2 5 = i 1 + 3i 2….. (ekvation: 2)
Så här är de två ekvationerna, 5 = 7i 1 + 5i 2 och 5 = i 1 + 3i 2.
Genom att lösa dessa två ekvationer får vi, i 1 =.625A i 2 = 1,875A
Den krets simuleras ytterligare krydda verktyg för att utvärdera resultatet.
Exakt samma krets replikeras i Orcad Pspice och vi får samma resultat
Lösa tre nät med hjälp av analys av nätström
Här är ett annat klassiskt exempel på Mesh-analys
Låt oss överväga nätverket nedan. Genom att använda Mesh-analys kommer vi att beräkna de tre strömmarna i tre maskor.
Ovanstående kretsnätverk har tre nät. En ytterligare strömkälla är också tillgänglig.
För att lösa kretsnätverket i nätanalysprocessen ignoreras Mesh-1 som i 1, en strömkälla på tio ampere ligger utanför kretsnätet.
I Mesh-2 är V1, R1 och R2 anslutna i serie. Så, samma ström flyter genom de tre komponenterna som är i 2.
Genom att använda Ohms-lagen är spänningen för varje komponent-
V 1 = 10V
För R1 och R2 flyter två slingströmmar genom varje motstånd. R1 är en delad komponent mellan två maskor, 1 och 2. Så strömmen som strömmar genom motståndet R1 är i 2 - i 2. Samma som R1, Strömmen genom motståndet R2 är i 2 - i 3.
Därför spänningen över motståndet R1
V R1 = (i 2 - i 1) x 3 = 3 (i 2 - i 1)
Och för motståndet R2
V R2 = 2 x (i 2 - i 3) = 2 (i 2 - i 3)
Enligt Kirchhoffs lag, 3 (i 2 - i 1) + 2 (i 2 - i 3) + 10 = 0 eller -3i 1 + 5i 2 = -10…. (Ekvation: 1)
Så värdet av i en redan känd som är 10A.
Genom att tillhandahålla i 1- värdet kan ekvation: 2 bildas.
-3i 1 + 5i 2 - 2i 3 = -10 -30 + 5i 2 - 2i 3 = -10 5i 2 - 2i 3 = 20…. (Ekvation: 2)
I Mesh-3 är V1, R3 och R2 anslutna i serie. Så, samma ström flyter genom de tre komponenterna som är i3.
Genom att använda Ohms-lagen är varje komponents spänning
V 1 = 10 V V R2 = 2 (i 3 - i 2) V R3 = 1 xi 3 = i 3
Enligt Kirchhoffs lag, i 3 + 2 (i 3 - i 2) = 10 eller, -2i 2 + 3i 3 = 10….
Därför är här två ekvationer, 5i 2 - 2i 3 = 20 och -2i 2 + 3i 3 = 10. Genom att lösa dessa två ekvationer, i 2 = 7,27A och i 3 = 8,18A.
Den Mesh analys simulering i PSpice visade exakt samma resultat som beräknats.
Så här kan ström beräknas i slingor och maskor med Mesh Current Analysis.