네트워크 분석이란 무엇입니까?

일반적으로 네트워크 분석 회로(상호 연결된 구성 요소의 "네트워크")를 수학적으로 분석하는 데 사용되는 모든 구조화된 기술입니다. 기술자나 엔지니어는 직렬/병렬 분석 기술로 단순화할 수 없는 여러 전원 또는 구성 요소 구성을 포함하는 회로를 자주 접하게 됩니다. 그러한 경우, 그는 다른 수단을 사용하도록 강요받을 것입니다. 이 장에서는 이러한 복잡한 회로를 분석하는 데 유용한 몇 가지 기술을 제시합니다.

단순 회로 분석

간단한 회로도 직렬 및 병렬 부분으로 분해하여 분석을 무시할 수 있는 방법을 설명하려면 다음 직렬 병렬 회로부터 시작하십시오.

위의 회로를 분석하려면 먼저 R₂ 및 R₃ 병렬로 R₁ 추가 직렬로 총 저항에 도달합니다. 그런 다음 배터리 B₁의 전압을 취합니다. 그 총 회로 저항으로 총 전류는 옴의 법칙(I=E/R)을 사용하여 계산할 수 있으며 그 전류 수치는 회로의 전압 강하를 계산하는 데 사용됩니다. 대체로 매우 간단한 절차입니다.

직렬/병렬 분석을 무시하는 회로

2개의 배터리 회로

그러나 배터리를 하나만 더 추가하면 모든 것이 바뀔 수 있습니다.

저항기 R₂ 및 R₃ B₂이기 때문에 더 이상 서로 평행하지 않습니다. R₃에 삽입되었습니다. ' 회로의 분기. 자세히 살펴보면 없다. 이 회로의 두 저항은 서로 직렬 또는 병렬로 직접 연결됩니다. 이것이 주요 문제입니다. 직렬 병렬 분석에서 먼저 된 저항 세트를 식별했습니다. 서로 직렬 또는 병렬로 직접 연결하여 단일 등가 저항으로 줄입니다. 서로 간단한 직렬 또는 병렬 구성에 저항이 없으면 어떻게 해야 합니까?

저항이 3개뿐인 이 겉보기에는 단순해 보이는 회로는 단순 직렬 섹션과 단순 병렬 섹션의 조합으로 줄일 수 없다는 것이 분명해야 합니다. 완전히 다른 것입니다. 그러나 이것이 직렬/병렬 분석을 무시하는 유일한 유형의 회로는 아닙니다.

불균형 브리지 회로

여기에 브리지 회로가 있으며 예를 들어 이것이 아니다라고 가정하겠습니다. 균형(비율 R₁ /R₄ 비율 R₂와 같지 않음 /R₅ ). 균형이 잡힌 경우 R₃을 통해 전류가 0이 됩니다. , 그리고 직렬/병렬 조합 회로(R₁ —R₄ // R₂ —R₅ ). 그러나 R₃을 통한 모든 전류 직렬/병렬 분석을 불가능하게 만듭니다. R₁ R₄와 직렬이 아닙니다. R₃을 통해 전류가 흐르는 또 다른 경로가 있기 때문입니다. . R₂도 아닙니다. R₅ 시리즈 같은 이유로. 마찬가지로 R₁ R₂와 병렬이 아닙니다. 왜냐하면 R₃ 하단 리드를 분리하고 있습니다. R₄도 아닙니다. R₅와 병렬로 . 으아아악!

이 시점에서 명확하지 않을 수도 있지만 주요 문제는 여러 미지의 양이 존재한다는 것입니다. 적어도 직렬/병렬 조합 회로에서는 총 저항과 총 전압을 찾는 방법이 있었고, 계산할 단일 미지의 값으로 총 전류를 남겨두었습니다. 전체 회로를 분석할 수 있음). 이러한 문제로 인해 회로 단순화의 가장 기본적인 수준에서 하나 이상의 매개변수(변수)를 알 수 없습니다.

2개의 배터리 회로를 사용하면 "총 저항" 값에 도달할 방법이 없습니다. 2 전압 및 전류를 제공하는 전원(2 옴의 법칙 계산을 진행하기 위한 "총" 저항). 언밸런스드 브리지 회로를 사용하면 하나의 배터리에 총 저항과 같은 것이 있지만(총 전류 계산을 위한 길을 열어줌) 총 전류는 브리지의 각 끝에서 즉시 알 수 없는 비율로 분할되므로 더 이상 전압(E=IR)에 대한 옴의 법칙 계산을 수행할 수 있습니다.

그렇다면 회로에서 여러 개의 미지수에 직면했을 때 우리는 무엇을 할 수 있습니까? 답은 처음에 동시 방정식으로 알려진 수학적 과정에서 찾을 수 있습니다. 또는 방정식 시스템 , 여러 미지의 변수가 여러 방정식에서 서로 관련되어 해결됩니다. 미지수가 하나만 있는 시나리오(예:지금까지 다룬 모든 옴의 법칙 방정식)에서는 단일 미지수를 풀기 위해 단일 방정식만 있으면 됩니다.

그러나 여러 개의 미지수 값을 풀 때 솔루션에 도달하려면 미지수와 동일한 수의 방정식이 필요합니다. 연립 방정식을 푸는 방법에는 여러 가지가 있는데, 모두 이 장에서 설명하기에는 다소 겁나고 복잡합니다. 그러나 많은 과학 및 프로그래밍 가능한 계산기는 동시 미지수를 풀 수 있으므로 이러한 회로를 분석하는 방법을 처음 배울 때 이러한 계산기를 사용하는 것이 좋습니다.

처음에 보이는 것만큼 무섭지 않습니다. . 저를 믿으세요!

나중에 우리는 몇몇 영리한 사람들이 이러한 유형의 회로에서 연립 방정식을 사용하지 않아도 되는 트릭을 발견했다는 것을 알게 될 것입니다. 우리는 이러한 트릭을 네트워크 정리라고 부릅니다. , 그리고 우리는 이 장의 뒷부분에서 몇 가지를 살펴볼 것입니다.

검토:

<울>

일부 회로 구성("네트워크")은 여러 알 수 없는 값으로 인해 직렬/병렬 회로 규칙에 따라 축소하여 해결할 수 없습니다.

다중 미지수를 풀기 위한 수학적 기법('동시 방정식' 또는 '시스템'이라고 함)은 네트워크를 풀기 위한 회로의 기본 법칙에 적용될 수 있습니다.

관련 워크시트:

<울>

DC 분기 전류 분석 워크시트

직렬 병렬 DC 회로 워크시트