Pagsusuri sa boltahe ng nod

Ang pag-aralan ang circuit network ay isang mahalagang bahagi sa pagdidisenyo o pagtatrabaho sa mga paunang naka-disenyo na circuit, na tumutukoy sa kasalukuyang at boltahe sa bawat node o sangay ng circuit network. Gayunpaman, ang proseso ng pag-aaral na ito upang malaman ang kasalukuyang, boltahe o wattage ng isang node o sangay, ay medyo kumplikado dahil maraming mga bahagi ang magkakakonekta. Ang tamang pag-aaral ay nakasalalay din sa pamamaraan na pipiliin namin para malaman ang kasalukuyang o boltahe. Ang pangunahing mga diskarte sa pag-aaral ay ang Mesh Kasalukuyang Pagsusuri at ang Pagsusuri ng Boltahe ng Nodal.

Ang dalawang diskarteng ito ay sumusunod sa iba't ibang mga patakaran at may iba't ibang mga limitasyon. Bago pag-aralan ang isang circuit sa isang wastong paraan, mahalagang kilalanin kung aling pamamaraan ng pagtatasa ang pinakaangkop sa mga tuntunin ng pagiging kumplikado at kinakailangang oras para sa pagtatasa.

Ano ang gagamitin - Pagsusuri sa Mesh o Pagsusuri ng Nodal?

Ang sagot ay nakatago sa katotohanan na kung gaano karaming mga numero ng boltahe o kasalukuyang mga mapagkukunan ang magagamit sa tukoy na circuit o network. Kung ang naka-target na network ng circuit ay binubuo ng kasalukuyang mga mapagkukunan, kung gayon ang pagtatasa ng nodal ay magiging mas kumplikado at mas madali. Ngunit, kung ang isang circuit ay may mga mapagkukunan ng boltahe pagkatapos ay ang diskarte sa pag-aaral ng mesh ay perpekto at tumatagal ng mas kaunting oras ng pagkalkula.

Sa maraming mga circuit, ang parehong kasalukuyang at boltahe na mapagkukunan ay magagamit. Sa mga sitwasyong iyon, kung ang bilang ng mga kasalukuyang mapagkukunan ay mas malaki kaysa sa mga mapagkukunan ng boltahe, kung gayon ang pagtatasa ng nodal ay ang pinakamahusay na pagpipilian at kailangang i-convert ang mga mapagkukunan ng boltahe sa isang katumbas na kasalukuyang mapagkukunan.

Nauna naming ipinaliwanag ang Mesh Kasalukuyang Pagsusuri, kaya dito sa tutorial na ito, tinatalakay namin ang Pagsusuri ng Boltahe ng Nodal at kung paano ito magagamit sa isang circuit network.

Pagsusuri sa Nodal

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang Nodal ay nagmula sa term node. Ngayon ano ang isang node ?

Ang isang circuit ay maaaring may iba't ibang uri ng mga elemento ng circuit, mga bahagi ng terminal atbp Sa isang circuit kung saan hindi bababa sa dalawa o higit pang mga elemento ng circuit o ang mga terminal ay pinagsama ay tinatawag na isang node. Ang pagtatasa ng nod ay ginagawa sa mga node.

Sa kaso ng Mesh Analysis, mayroong isang limitasyon na ang pagsusuri ng mesh ay magagawa lamang sa circuit ng tagaplano. Ang circuit ng Planner ay isang circuit na maaaring iguhit sa ibabaw ng eroplano nang walang anumang crossover. Ngunit para sa pagtatasa ng nodal, walang ganoong uri ng limitasyon, dahil ang bawat node ay maaaring italaga ng isang boltahe na isang mahalagang parameter upang pag-aralan ang isang node gamit ang Pamamaraan ng Pagsusuri ng Node.

Sa pagtatasa ng node, ang unang hakbang ay upang makilala ang mga bilang ng mga node na umiiral sa isang circuit network, planer circuit man o non-planer circuit.

Matapos hanapin ang mga node, habang nakikipag-usap ito sa isang boltahe, kailangan ng isang sangguniang punto upang magtalaga ng mga antas ng boltahe sa bawat node. Bakit? Dahil ang boltahe ay isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang mga node. Samakatuwid, upang maiiba, kinakailangan ng sanggunian. Ang pagkita ng pagkakaiba-iba ay ginagawa sa isang karaniwan o nakabahaging node na gumaganap bilang isang sanggunian. Ang node ng sanggunian na ito ay kailangang zero upang makuha ang perpektong antas ng boltahe maliban sa ground reference ng isang circuit.

Kaya, kung ang isang limang node circuit network ay may isang sangguniang node. Pagkatapos upang malutas ang natitirang apat na node ng kabuuang apat na mga nodal Equation ay kinakailangan. Sa pangkalahatan, upang malutas ang isang circuit network gamit ang diskarteng pagtatasa ng nodal na may mga bilang na N ng kabuuang mga node, kinakailangan ang bilang ng mga N-1 ng mga nodal Equation. Kung ang lahat ng ito ay magagamit, talagang madali upang malutas ang circuit network.

Kinakailangan ang mga sumusunod na hakbang upang malutas ang isang circuit network gamit ang Nodal Analysis Technique.

1. Paghanap ng mga node sa circuit
2. Pag-alam ng mga equation na N-1
3. Pag-alam ng boltahe ng N-1
4. Paglalapat sa kasalukuyang batas o KCL ni Kirchhoff

Paghanap ng Boltahe sa Circuit gamit ang Pagsusuri ng Nodal - Halimbawa

Upang maunawaan ang pagtatasa ng nodal isaalang-alang natin ang nasa ibaba circuit network,

Ang circuit sa itaas ay isa sa mga pinakamahusay na halimbawa upang maunawaan ang Nodal Analysis. Ang circuit na ito ay medyo simple. Mayroong anim na elemento ng circuit. Ang I1 ay isang kasalukuyang mapagkukunan at ang R1, R2, R3, R4, R5 ay limang resistors. Isaalang-alang natin ang limang resistors na ito bilang limang resistive load.

Ang anim na sangkap na sangkap na ito ay lumikha ng tatlong mga node. Kaya, tulad ng tinalakay dati, ang mga bilang ng mga node ay natagpuan.

Ngayon, mayroong N-1 na bilang ng mga node na nangangahulugang 3-1 = 2 mga node ay magagamit sa circuit.

Sa nasa itaas na network ng circuit, ang Node-3 ay isinasaalang-alang bilang isang sangguniang node. Nangangahulugan iyon na ang boltahe ng node 3 ay may sanggunian na boltahe ng 0V. Kaya, ang natitirang dalawang node, Node-1 at Node-2 ay kailangang italaga ng isang boltahe. Kaya't ang antas ng boltahe ng Node-1 at Node-2 ay magiging sanggunian sa Node-3.

Ngayon, isaalang-alang natin ang susunod na imahe kung saan ipinapakita ang kasalukuyang daloy ng bawat node.

Sa imahe sa itaas, ang kasalukuyang batas ni Kirchhoff ay inilalapat. Ang halaga ng kasalukuyang pagpasok sa mga node ay katumbas ng kasalukuyang pag-alis mula sa mga node. Ipinapahiwatig ng mga arrow ang daloy ng mga alon ng Inodes sa parehong Node-1 at Node-2. Ang kasalukuyang mapagkukunan ng circuit ay I1.

Para sa Node-1, ang halaga ng kasalukuyang pagpasok ay I1, at ang halaga ng kasalukuyang pag-alis ay ang kabuuan ng kasalukuyang sa buong R1 at R2.

Gamit ang batas ng Ohms, ang kasalukuyang R1 ay (V1 / R1) at ang kasalukuyang R2 ay ((V1 - V2) / R2).

Kaya, sa paglalapat ng batas ni Kirchoff, ang equation ng The Node-1 ay

I1 = V1 / R1 + (V1 - V2) / R2…...

Para sa Node-2 ang mga alon sa pamamagitan ng R2 ay (V1 - V2) / R2, kasalukuyang sa pamamagitan ng R3 ay V ₂ / R ₃ at ang risistor na R4 at R5 ay maaaring pagsamahin upang makamit ang isang solong paglaban na kung saan ay R4 + R5, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng ang dalawang resistors na ito ay magiging V2 / (R4 + R5).

Samakatuwid, ang paglalapat ng kasalukuyang batas ni Kirchoff, ang equation ng Node-2 ay maaaring mabuo bilang

(V2-V1) / R2 + V2 / R3 + V2 / (R4 + R5) = 0 ………………

Sa pamamagitan ng paglutas ng dalawang equation na ito, ang mga voltages sa bawat node ay matatagpuan nang walang anumang karagdagang pagiging kumplikado.

Halimbawa ng Pagsusuri ng Boltahe ng Nodal

Tingnan natin ang isang praktikal na halimbawa-

Sa circuit sa itaas, 4 na resistive load ang lumilikha ng 3 Node. Ang Node-3 ay ang sangguniang node na may potensyal na boltahe na 0V. Mayroong isang kasalukuyang mapagkukunan, I1, na nagbibigay ng 10A ng kasalukuyang at isang mapagkukunan ng boltahe na nagbibigay ng 5V boltahe.

Upang malutas ang circuit na ito at alamin ang kasalukuyang sa bawat sangay, gagamitin ang paraan ng pag-aaral ng Node. Sa panahon ng pag-aaral, dahil may dalawang natitirang mga node, kinakailangan ng 2 magkakahiwalay na mga equation ng node.

Para sa Node-1, alinsunod sa kasalukuyang batas ni Kirchhoff at Batas sa Ohms, I1 = VR1 + (V1- V2) / R2

Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagbibigay ng eksaktong halaga, 10 = V1 / 2 + (V1 - V2) / 1 o, 20 = 3V1 - 2V2 …….

Pareho para sa Node-2

(V2 - V1) / R2 + V2 / R3 + V2 / (R4) = 0 o, (V2 - V1) / 1+ V2 / 5+ (V2 - 5) / 3 = 0 o, 15V2 - 15V1 + 3V2 + 5V2 - 25 = 0 -15V1 + 23V2 = 25 ……………….

Sa pamamagitan ng paglutas ng dalawang mga equation, nakukuha namin ang halaga ng V1 ay 13.08V at ang halaga ng V2 ay 9.61V.

Ang circuit ay karagdagang itinayo at na-simulate sa PSpice upang mapatunayan ang kinakalkula na mga resulta sa mga simulate na resulta. At nakakuha kami ng parehong mga resulta tulad ng nakalkula sa itaas, suriin ang mga simulate na mga resulta sa larawan sa ibaba:

Kaya't ito ay kung paano makakalkula ang boltahe sa iba't ibang mga node ng circuit gamit ang Pagsusuri ng Boltahe ng Nodal.