تحلیل گره در مدار های الکتریکی

تحلیل مدار های الکتریکی با استفاده از روش گره

یکی دیگر از روش های حل مدار های الکتریکی تحلیل گره یا تحلیل ولتاژ گره (Nodal Voltage Analysis) است.

در این روش با استفاده از نوشتن KCL در گره های مدار ، ولتاژ گره هارا بدست خواهیم آورد. همانطور که در آموزش KVL و KCL اشاره کردیم ، در مداری که n تا گره داشته باشیم به تعداد n-1 تا KCL مفید می توانیم بنویسیم.

برای حل مدار های الکتریکی با تحلیل گره ، به این صورت عمل می کنیم :

مرحله ی اول : یکی از گره ها را به عنوان گره مبنا انتخاب می کنیم (گره مبنا گره ای است که ولتاژ آن برابر صفر است).

مرحله ی دوم : برای هر کدام از گره ها یک ولتاژ در نظر می گیریم (در این آموزش ولتاژ گره ها با e نام گذاشته شده است).

مرحله سوم : جریان شاخه ها را با توجه به ولتاژ گره ها مشخص می کنیم. 

مرحله چهارم : در گره ها KCL می نویسیم.

مرحله پنجم : در مرحله ی آخر معادلات بدست آمده را حل می کنیم تا ولتاژ گره ها را  بدست آوریم.

قبل از اینکه به مثالی از تحلیل گره بپردازیم به سراغ نکاتی می رویم که در هنگام حل به آن ها نیاز خواهیم داشت.

نکته : برای به دست آوردن جریان گذرنده از مقاومت می توانیم با توجه به جهت جریان ، ولتاژ ابتدا (جایی که جریان از آن خارج می شود) منهای ولتاژ انتها (جایی که جریان به آن وارد می شود) تقسیم بر مقدار مقاومت برابر مقدار جریان عبوری است.

untitled 1 65ddb678c6d50

همچنین ممکن است با شاخه هایی به شکل زیر مواجه شویم که شامل یک منبع ولتاژ سری با مقاومت نیز می باشد. برای محاسبه ی جریان این شاخه ها با در نظر گرفتن جهت جریان شاخه از همان رابطه ی قبلی استفاده می کنیم با فرق اینکه اگر منبع ولتاژ در جهت جریان باشد (جریان از سر مثبت منبع ولتاژ خارج شود) آن را با علامت مثبت و اگر منبع ولتاژ در خلاف جهت جریان باشد (جریان از سر منفی منبع ولتاژ خارج شود) آن را با علامت منفی در نظر خواهیم گرفت.

pic text 65dde89215cb1

مثال : می خواهیم مدار زیر را به روش تحلیل گره حل کنیم.

circuit model 65def1cb1e3b9
text model 65e1a11969bce