Хэлхээ дэх зангилааны шинжилгээний аргууд
Зангилааны шинжилгээ нь цахилгаан хэлхээний шинжилгээнд маш чухал бөгөөд байнга ашиглагддаг арга юм. Энэ аргыг хэлхээний цэг (зангилаа) бүрийн хүчдэлийг тодорхойлоход ашигладаг. Энэ нийтлэлд зангилааны шинжилгээний техникүүдийн гүнзгий тоймыг өгөх бөгөөд үүнд үндсэн тодорхойлолт, шинжилгээний алхамууд болон хэрэглээний жишээнүүд орно.
Үндсэн тодорхойлолт
Цахилгаан хэлхээний хувьд зангилаа гэдэг нь хоёр буюу түүнээс дээш хэлхээний элементүүд холбогдсон цэг юм. Зангилааны хүчдэл нь тухайн зангилаа болон лавлах цэг (ихэвчлэн газардуулга)-ын хоорондох хүчдэл юм. Зангилааны шинжилгээ нь энэ хүчдэлийг тооцоолоход чиглэдэг бөгөөд үүнийг эргээд хэлхээний гүйдлийн урсгалыг тодорхойлоход ашиглаж болно.
Компонен Утама
Зангилааны шинжилгээний техникийг ойлгохын тулд бид цахилгаан хэлхээний хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг мэдэх шаардлагатай.
1. Зангилаа: Хоёр ба түүнээс дээш элемент холбогдсон хэлхээний цэг.
2. Лавлах зангилаа (Газар): Лавлах цэг болгон сонгосон цэгийг ихэвчлэн тэг вольт гэж авдаг.
3. Хүчдэл ба гүйдлийн эх үүсвэрүүд: Хэлхээнд энерги өгдөг элементүүд.
4. Резистор, индуктор ба конденсатор: Хэлхээнд энерги зарцуулдаг эсвэл хадгалдаг элементүүд.
Үндсэн хуулиуд
Зангилааны шинжилгээний аргууд нь цахилгааны хоёр үндсэн хууль болох Омын хууль ба Кирхгофын хууль дээр суурилдаг.
1. Омын хууль: Резистор дээрх хүчдэл (V) нь резистороор дамжин өнгөрөх гүйдэл (I)-ийг түүний эсэргүүцлийн утга (R)-ээр үржүүлсний үр дүн буюу V = IR гэж заадаг.
2. Кирхгофын гүйдлийн хууль (KCL): Зангилаа руу орж буй гүйдлийн алгебрийн нийлбэр нь тухайн зангилаанаас гарч буй гүйдлийн алгебрийн нийлбэртэй тэнцүү гэж заасан.
Зангилааны шинжилгээний алхамууд
Цахилгаан хэлхээнд зангилааны шинжилгээ хийх ерөнхий алхмууд дараах байдалтай байна.
1. Бүх зангилааг тодорхойлох: Эхлээд хэлхээний бүх зангилааг тодорхойлох. Нэг зангилааг лавлагаа болгон сонгоно уу (газардуулга).
2. Зангилаа бүрийн хүчдэлийн хувьсагчдыг тохируулах: Лавлах зангилаанаас бусад зангилаа бүрийн хүчдэлийн хувьсагчдыг тохируулах бөгөөд ихэвчлэн \(V_1, V_2, \ldots, V_n \) гэж тэмдэглэнэ.
3. Кирхгофын гүйдлийн хуулийг (KCL) хэрэгжүүлэх: Кирхгофын хуулийг зангилаа бүрт (лавлах зангилаанаас бусад) хэрэглэнэ. Энэ нь салбар бүрээр дамжин өнгөрөх гүйдлүүдээс бүрдэх шугаман тэгшитгэлийн системийг үүсгэдэг.
4. Тэгшитгэлийн системийг бодох: Үүссэн шугаман тэгшитгэлийн системийг зангилаа бүрийн хүчдэлийг олохын тулд бодох.
Зангилааны шинжилгээний жишээ
Зангилааны шинжилгээний аргыг хэрэглэх энгийн цахилгаан хэлхээний жишээг авч үзье.
Энгийн хэлхээ
Доорхтой төстэй хэлхээ байна гэж бодъё:
– R1 резистор нь 1 ба 2-р зангилааны хооронд холбогдсон.
– R2 резистор нь 2-р зангилаа болон газрын хооронд холбогдсон.
– 1-р зангилаа болон газардуулгын хооронд хүчдэлийн эх үүсвэр \( V_s \) холбогдсон.
Хэлхээний диаграмм:
""
V_s
|
R1
|
Зангилаа 1
|
R2
|
Зангилаа 2
|
Газар
""
Энэхүү энгийн хэлхээний зангилааны шинжилгээний алхамууд нь:
1. Бүх зангилааг тодорхойлох:
– Зангилаа 1 (R1 болон хүчдэлийн эх үүсвэрийн хооронд \( V_s \))
– 2-р зангилаа (R2 болон газрын хооронд)
2. Зангилааны хүчдэлийн хувьсагчийг тохируулна уу:
– 1-р зангилааны хүчдэл: \( V_1 \)
– 2-р зангилааны хүчдэл: \( V_2 \)
3. Зангилаа бүр дээр KCL-г хэрэглэнэ үү:
а. 1-р зангилаан дээр:
\[
\frac{V_1 – V_s}{R_1} + \frac{V_1 – V_2}{R_2} = 0
\]
б. 2-р зангилаан дээр:
\[
\frac{V_2 – V_1}{R_2} + \frac{V_2}{R_3} = 0
\]
4. Тэгшитгэлийн системийг бод:
Дээрх хоёр тэгшитгэлийг бодох нь \(V_1 \) болон \(V_2 \)-ийн утгуудыг өгнө.
Зангилааны шинжилгээний ашиг тус
Зангилааны шинжилгээний аргууд нь хэд хэдэн давуу талыг санал болгодог, ялангуяа нарийн төвөгтэй цахилгаан хэлхээний шинжилгээний хүрээнд:
1. Үр ашиг: Энэ арга нь олон зангилаа болон элементтэй хэлхээнд үр дүнтэй байдаг.
2. Системчилсэн: Шинжилгээний үйл явц нь ойлгоход хялбар, хэрэгжүүлэхэд хялбар системчилсэн алхмуудыг агуулдаг.
3. Өргөн хэрэглээ: Зарим тохируулгатайгаар тогтмол болон хувьсах гүйдлийн хэлхээнд хэрэглэж болно.
Дүгнэлт
Зангилааны шинжилгээ нь цахилгаан болон цахилгаан техникийн инженерүүдийн цахилгаан хэлхээг ойлгож, шинжлэхэд чухал хэрэгсэл юм. Системчилсэн алхмуудыг дагаж, энэ аргын үндсийг ойлгосноор бид хэлхээний зангилаа бүрийн хүчдэлийг хялбархан тодорхойлж чаддаг бөгөөд энэ нь эргээд хэлхээний үр ашигтай, үр дүнтэй шинжилгээ, дизайн хийхэд тусалдаг.
Зангилааны шинжилгээг ашиглах нь зөвхөн онолоор хязгаарлагдахгүй; энэ нь мөн янз бүрийн электрон систем болон цахилгаан төхөөрөмжийг хөгжүүлэхэд маш их хэрэглэгддэг. Энэхүү техникийг эзэмшсэнээр бид энэхүү хурдацтай хөгжиж буй технологийн салбарт чухал хувь нэмэр оруулж чадна.
