等效電路概要
等效電路又稱“等值電路”。在同樣給定條件下,可代替另一電路且對外性能不變的電路。電機、變壓器等電氣設備的電磁過程可用其相應的等效電路來分析研究。
等效電路是將一個復雜的電路,通過電阻等效、電容等效,電源等效等方法,化簡成具有與原電路功能相同的簡單電路。這個簡單的電路,稱作原復雜電路的等效電路 。
二端口網絡的等效電路
任何給定的線性二端口網絡,都可以用一個較為簡單的二端口網絡來等效代替。若這個簡單的二端口網絡中的各參數與給定的二端口網絡相等,則這個二端口網絡就與給定的二端口網絡外部特性完全相同,因此我們就可以說它們是等效的。由于無源線性二端口網絡只有三個獨立參數,因此,最簡單的二端口網絡等效電路只用三個獨立參數來構成。下面介紹的T形等效電路就是其中之一。
二端口網絡的端口變量共有四個,如圖 1所示。設激勵與響應均為同頻正弦量。即為Ui、I1、U2、i2。
若任取其中的兩個作為激莉,另兩個作為響應。則有六種組合形式,為:
其中尤以Z、Y、H、A四種參數應用較多。當二端口網絡滿足互易定理,即其輸入端口與輸出端口互換時,若網絡的轉移阻抗或轉移導納不變,則稱該二端口網絡是互易的。由各參數可知,這時有zl2=z2ljY12=Y21,H12=一H2t及A11A22一Al2A2I=1。從而任意一種參數矩陣中只有三個獨立的元素。可以用三個元件的T型或 丁型二端口網絡作為其等效電路。
如已知z參數時,其T型等效電路可表為圖2
如已知Y/參數時,其丌型等效電路可表為圖3。
當二端口網絡為非互易時,由于四個參數無法用三元件等效電路表示,但我們利用受控源,仍可構成T型或.f型等效電路。如已知Z參數時,可在原T型等效電路串一受控電源,如圖4。
顯然,若網絡互易時,zl2=z2。,故受控源控制系數為零。受控電壓源可用短路線代替a即成為圖 2。
類似地,當已知網絡的Y參數時,亦可利用受控電流源構成 π型等效電路,如圖5
顯然,若廚絡互易時,Y2= 。,故受控源控制系數為零。受控電流源可用開路代替。即成為圖3。
我們已知,三元件的T型或7c型二端口網絡是互易網絡。對任意非互易的二端口網絡,均可利用互易的T型或 π型網絡加上一受控源構成其等效電路。只要該等效電路滿足其參數方程,否則也不稱其為等效。因此,具體的做法就是在已知非互易的二端口網絡的z或Y參數(其余幾種參數可通過方程變換為z或Y參數)分別采用T型或7c型廚絡。對于T型網絡,可用受控電壓源;對于π型網絡,可用受控電流源。至于受控源的位置可以任意放置??刂屏恳嗫梢匀我庠O置,即可以是電流控制型,也可以是電壓控制型??刂葡禂悼上仍O為x。然后列寫所設廂絡的Z或 Y參數方程?;喓髮Ρ认禂?,即可求出等效電路的各參數。
通過以上分析,可以看出,當已知z參數時,用T型電路,采用受控電壓源較便于求解.匠為這時主要到寫KVL方程。而已知Y參數時,用丌型電路,采用受控電流碌較便于求解。因為這時主要列寫KCL方程。而受控源的位置及控制量均可隨意選取。這種方法為二端口網絡的等效電路的具體實現提供了理論上的依據。
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