테브난 정리는 복잡한 회로를 간단하게 만들어주는 정리입니다.
이번 시간에는 간단한 회로에 테브난 정리 적용 방법을 알아보겠습니다.
목차
테브난 정리(테브난 등가회로)
1. 테브난 정리의 정의
테브난 정리란
테브난 정리란 복잡한 회로를 등가회로로 정리하는 방법을 말합니다.
복잡한 회로에는 여러 전압원, 전류원, 저항 등 많은 것들이 있을 것입니다.
그것을 간단하게 정리해서 가장 간단한 전압원, 저항으로만 정리합니다.
등가 회로를 만들 때 전압, 저항에 (Th)를 붙여 표현합니다.
Th는 Thevenin(테브난)의 약자입니다.
앞에 공통적으로 있는 RL은 부하저항입니다.
부하저항의 자세한 설명은 이전 포스팅을 참고하시길 바랍니다.
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마치 선풍기를 콘센트에 꼽는 것과 같습니다.
콘센트 뒤에는 수많은 전선, 변압기와 송전탑을 지나 발전기까지 연결됩니다.
즉, 엄청 복잡하고 대단한 전압원과 전압이 있는 것입니다.
하지만 우리에게 필요한 것은 선풍기를 꽂아도 되는 전압인가?입니다.
등가회로로 필요한 정보만 정리하는 개념이 테브난 정리입니다.
2. 예제 소개
테브난 정리 예제
왼쪽에 있는 회로를 오른쪽 등가회로로 만드는 것이 예제입니다.
저항, 전압 순으로 천천히 구해보도록 하겠습니다.
원래는 훨씬 복잡한 회로도 적용 가능합니다.
예제이기 때문에 간단한 회로에 적용하겠습니다.
3. 등가 저항(R) 구하기
1. 전압원을 단락으로, 전류원을 개방으로 만듭니다.
전원을 등가회로에서는 단락, 개방으로 변경해야 합니다.
전압원 방향으로는 전류가 흐르는 것이 당연합니다.
전류원은 전류가 고정되어 외부 전류가 못 들어옵니다.
그렇기에 전압원은 단락, 전류원은 개방을 합니다.
자세한 설명은 과거 포스팅에 적혀있으니 참고하시길 바랍니다.
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2.Rth를 구합니다.
Rth는 Rab와 같은 값을 나타냅니다.
a, b 단자 방향으로 바라본 저항이 Rth이기 때문입니다.
즉, 그림과 같이 Rab를 1번이 끝난 상태에서 구하면 됩니다.
(전압원 1개를 단락 처리 해두었습니다.)
그러면 1.2라는 값이 나옵니다.
4. 등가 전압(V) 구하기
Vab는 Vth과 같은 값을 나타냅니다.
전압은 병렬연결일 때 같다는 것을 이용해 Vab를 구합니다.
이 회로의 Vth는 ab단자와 병렬 연결된 저항(R2)으로 구합니다.
10V를 전압 분배해서 다음과 같이 4V를 구합니다.
5. 정답 및 요약
1. 회로의 전원을 단락 혹은 개방한다.
2. Rab(Rth)를 구해준다.
3. ab와 병렬연결된 전압 Vab(Vth)를 구한다.
4. 1개의 전압원과 저항으로 정리한다.
이상 테브난 등가회로의 적용 방법이었습니다.
테브난 등가회로는 진짜 유용한 정리입니다.
복잡한 회로의 일부분을 떼어내서 여러 번 적용할 수 있습니다.
다음 포스팅에서 만날 노튼의 정리와도 일맥상통합니다.
그럼 테브난 등가회로 잘 알아가시길 바랍니다.
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