Расчет схемы Тевенина с использованием KCL или анализа узлов

Я рассчитываю параметры эквивалентной схемы Thevenin, если смотреть с клемм A и B, для этой схемы:

введите описание изображения здесь

Итак, я делаю два шага.

Шаг 1

Рассчитайте эквивалентный импеданс Тевенина Z_AB. Отключите нагрузку, закоротите все источники напряжения и источники тока разомкнутой цепи. Получаем упрощенную схему, в которой R3 удален, а R1 и R2 соединены последовательно. Поэтому:

Z_AB = (R1 + R2) = 12

Шаг 2

Рассчитайте эквивалентное напряжение Thevenin на клеммах A и B, используя исходную схему. Вот где у меня есть несколько вопросов. Я могу рассчитать напряжение с помощью KCL для центрального узла (синий пиксель, фактически единственный узел) и получить

Шаг 2: решение 1

Отметьте напряжение в центральном узле (синий пиксель) с помощью V1 и источника напряжения как E = 12. Применение KCL для этого узла дает:

(Э - В1) / Р1 + И1 = 0

(12 - В1) / 6 + 2 = 0

В1 = 24

Что кажется правильным результатом, подтвержденным моделированием этой схемы в LTSpice:

введите описание изображения здесь

Исходя из этого, напряжение на клемме А можно рассчитать как V1 * R3 / (Z_AB + R3) = 24 * 4 / (12 + 4) = 6.

Шаг 2: решение 2

Но если я попытаюсь применить полный анализ узла, я не смогу получить правильный результат. Я знаю, что это должно работать, поэтому, видимо, я делаю что-то не так. Я хотел бы знать, где я терплю неудачу в своем анализе узлов. Мой расчет:

ЮВ = Я

V = напряжение в узлах матрицы = [V1]

Y = матрица полной проводимости = [1/R1 + 1/(R2 + R3)]

I = [(E - V1) / R1 + I1 - V1 / (R2 + R3)]

Это дает:

V1/R1 + V1 / (R2 + R3) = (E - V1) / R1 + I1 - V1 / (R2 + R3)

Что согласуется с предыдущим результатом, только если

V1/R1 + V1 / (R2 + R3) = 0

это не так.

Где ошибка в моем правильном анализе узлов? Я вижу, что получу правильный ответ, если Y = 0, но почему я должен устанавливать матрицу проводимости равной 0?


РЕДАКТИРОВАТЬ:

Нашел (думаю так...). Нам нужно включить в матрицу I только независимые источники тока , поэтому система уравнений выглядит следующим образом:

Y = [1/R1]

В = [В1]

I = [I1 + E/R1]

Затем он дает то же самое:

YV = I, поэтому V1/R1 = I1 + E/R1

Но я был бы очень благодарен любому, кто подтвердит это или даст другое объяснение.

Ответы (2)

Классический способ выглядит так

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Шаг первый. Рассчитайте эквивалентный импеданс Тевенина. р Т ЧАС . Замкните все источники напряжения и источники тока разомкнутой цепи.

Как вы видете р Т ЧАС "=" р 1 + р 2 "=" 12 Ом

Шаг второй Нам нужно найти В Т ЧАС напряжение для этой цепи:

схематический

смоделируйте эту схему

В Т ЧАС "=" В 1 + р 1 я 1 "=" 12 В + 12 В "=" 24 В

Следовательно, эквивалентная схема Thevenin будет выглядеть так:

схематический

смоделируйте эту схему

Итак, мы можем найти В А Б "=" 24 В * 4 Ом 12 Ом + 4 Ом "=" 6 В и дополнительные я р 3 "=" 6 В 4 Ом "=" 1,5 А

Что касается узлового уравнения

Правильное уравнение выглядит так

В Икс р 2 + р 3 + В Икс В 1 р 1 я 1 "=" 0

Спасибо. Я нашел одну ошибку. Но вы не ответили на мой вопрос. Я знаю, какое правильное уравнение для схемы, но моя проблема в том, что, следуя правилам создания системы узловых уравнений YV=I, мы получаем другое уравнение. Матрица допуска должна быть равна 0 или произведение YV равно 0, но я получаю другое. Не могли бы вы описать, каковы ваши матрицы Y, V и I для системы узлового анализа?

Дан ответ правильный. Вы запутали проблему, включив R3 в Rth, но не в Vth.