복잡한 회로도 다시 그리기

일반적으로 복잡한 회로는 우리가 따라할 수 있는 멋지고 깔끔하며 깨끗한 회로도에 배열되어 있지 않습니다. 어떤 구성 요소가 직렬로 연결되어 있고 어떤 구성 요소가 병렬로 연결되어 있는지 파악하기 어려운 방식으로 그려지는 경우가 많습니다. 이 섹션의 목적은 깔끔하고 정돈된 방식으로 회로도를 다시 그리는 데 유용한 방법을 보여주는 것입니다. 직렬-병렬 조합 회로를 풀기 위한 단계 축소 전략과 마찬가지로 설명보다 설명하기 쉬운 방법입니다.

복잡한 회로도 분석 및 단순화

다음(복잡한) 회로도부터 시작하겠습니다. 아마도 이 다이어그램은 원래 기술자나 엔지니어가 이런 식으로 그린 ​​것입니다. 아마도 누군가가 실제 회로의 전선과 연결을 추적하면서 스케치했을 것입니다. 어쨌든, 여기에 모든 추악함이 있습니다.

전기 회로 및 회로도에서 회로의 구성 요소를 연결하는 와이어의 길이와 라우팅은 거의 중요하지 않습니다. (사실, 일부 AC 회로에서는 이것이 중요해지고 매우 긴 전선 길이는 AC 및 DC 회로 모두에 원치 않는 저항을 제공할 수 있지만 대부분의 경우 전선 길이는 관련이 없습니다.) 이것이 의미하는 바는 우리가 늘리거나 줄일 수 있다는 것입니다. 및/또는 회로 작동에 영향을 주지 않고 연결 와이어를 구부립니다.

내가 적용하기 가장 쉬운 전략은 배터리의 한 단자에서 다른 단자까지 전류를 추적하는 것으로 시작하고, 배터리에 가장 가까운 구성 요소의 루프를 따르고 당분간 다른 모든 전선과 구성 요소는 무시하는 것입니다. 루프의 경로를 추적하면서 각 저항에 전압 강하에 대한 적절한 극성을 표시합니다.

이 경우 배터리의 양극 단자에서 이 회로의 추적을 시작하고 전류가 흐르는 것과 동일한 일반적인 방향으로 음극 단자에서 끝낼 것입니다. 이 방향을 추적할 때 각 저항기에 들어오는 쪽의 양극과 나가는 쪽의 음극을 각각 표시합니다. 실제 극성은 전류(기존 흐름 모델에 따라)가 저항기에 들어오고 나갈 때의 방식이기 때문입니다. :

이 짧은 루프를 따라 만나는 모든 구성 요소는 순서대로 수직으로 그려집니다.

이제 방금 추적한 구성 요소 주위에 연결된 구성 요소의 루프를 추적합니다. 이 경우 R₁ 주위에 루프가 있습니다. R₂에 의해 형성됨 , 그리고 R₃ 주위의 또 다른 루프 R₄에 의해 형성됨 :

루프를 추적하여 R₂를 그립니다. 및 R₄ R₁과 병렬로 및 R₃ (각각) 수직 다이어그램에서. R₃ 양단의 전압 강하 극성 확인 및 R₁ , 나는 R₄를 표시합니다. 및 R₂ 마찬가지로:

이제 우리는 매우 쉽게 이해하고 분석할 수 있는 회로를 갖게 되었습니다. 이 경우 앞부분에서 살펴본 4개의 저항 직렬 병렬 구성과 동일합니다.

복잡한 회로의 단순화를 위한 또 다른 예

이전보다 더 못생긴 다른 예를 살펴보겠습니다.

추적할 첫 번째 루프는 배터리의 음극(-) 쪽에서 R₆까지입니다. , R₁을 통해 , 배터리의 양극(+) 끝으로 다시:

수직으로 다시 그리고 그 과정에서 전압 강하 극성을 추적하면 등가 회로는 다음과 같이 시작됩니다.

다음으로 추적된 저항 중 하나(R₆ ), 이 경우 R₅에 의해 형성된 루프 및 R₇ . 이전과 마찬가지로 R₆의 양수 끝에서 시작합니다. R₆의 음수 끝으로 진행합니다. , R₅ 양단의 전압 강하 극성 표시 및 R₇ 우리가 가는 대로:

이제 R₅를 추가합니다. —R₇ 수직 도면에 루프. R₇ 양단의 전압 강하 극성이 어떻게 되는지 확인하십시오. 및 R₅ R₆에 해당 , 그리고 이것이 우리가 추적한 R₇과 어떻게 동일한지 및 R₅ 원래 회로에서:

이미 추적된 저항 주변의 다른 루프를 식별하고 추적하면서 프로세스를 다시 반복합니다. 이 경우 R₃ —R₄ R₅ 주위 루프 다음에 추적하기에 좋은 루프처럼 보입니다.

R₃ 추가 —R₄ 올바른 극성도 표시하여 수직 도면에 루프:

추적할 저항이 하나만 남아 있으면 다음 단계가 명확해집니다. R₂에 의해 형성된 루프를 추적합니다. 약 R₃ :

R₂ 추가 세로 그림으로, 우리는 끝났습니다! 결과는 원본과 비교하여 매우 이해하기 쉬운 다이어그램입니다.

이 단순화된 레이아웃은 시작 위치와 회로를 단일 등가(총) 저항으로 줄이는 진행 방법을 결정하는 작업을 크게 용이하게 합니다. 회로가 어떻게 다시 그려졌는지 주목하십시오. 우리가 해야 할 일은 오른쪽에서 시작하여 왼쪽으로 진행하여 완료될 때까지 한 번에 한 그룹씩 단순 직렬 및 단순 병렬 저항 조합을 줄이는 것입니다.

이 특별한 경우에는 R₂의 간단한 병렬 조합으로 시작합니다. 및 R₃ , 단일 저항으로 줄입니다. 그런 다음 등가 저항(R₂ //R₃ ) 및 그와 직렬로 연결된 것(R₄ ), 다른 등가 저항으로 감소(R₂ //R₃ —R₄ ). 다음으로 우리는 그 저항(R₂ //R₃ —R₄ ) R₅ , R₇ , R₆ 과 병렬로 , 그 다음 R₁과 직렬로 회로 전체에 대한 총 저항을 제공합니다.

거기에서 총 전압과 총 저항(I=E/R)에서 총 전류를 계산한 다음 회로를 한 번에 한 단계씩 원래 형태로 다시 "확장"하여 적절한 전압 및 전류 값을 다음과 같이 저항에 분배할 수 있습니다. 간다.

검토:

<울>

다이어그램 및 실제 회로의 와이어는 회로 작동에 영향을 주지 않고 연장, 단축 및/또는 이동할 수 있습니다.

복잡한 회로도를 단순화하려면 다음 단계를 따르십시오.

배터리에 대한 단일 경로("루프")를 따라 배터리의 한쪽에서 다른 쪽으로 전류를 추적합니다. 가장 많은 구성 요소를 포함하는 루프에서 시작하는 것이 더 나은 경우도 있지만 선택한 경로에 관계없이 결과는 정확합니다. 루프를 추적할 때 각 저항에 걸친 전압 강하의 극성을 표시하십시오. 이 루프를 따라 만나는 구성 요소를 수직 도식으로 그립니다.

원래 다이어그램에 추적된 구성요소를 표시하고 회로에서 구성요소의 나머지 루프를 추적합니다. 추적된 구성 요소의 극성 표시를 어디에 연결하는지에 대한 지침으로 사용하십시오. 수직 다시 그리기 회로도의 루프에 새 구성 요소도 문서화합니다.

원래 다이어그램의 모든 구성 요소가 추적될 때까지 필요한 만큼 자주 마지막 단계를 반복합니다.

관련 워크시트:

<울>

전기 회로에 대한 대수 치환 워크시트

직렬-병렬 DC 회로 워크시트