background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٥٨

 -

2-) Thevenin's Theorems:-

 ﺗﺳﺗﺧدم ﻓﻲ اﻏﻠب اﻻﺣﯾﺎن اذا ﻛﺎن اﻟﻣطﻠوب اﯾﺟﺎد اﻟﺗﯾﺎر او اﻟﻔوﻟﺗﯾﺔ ﻓﻲ ﻣﻘﺎوﻣﺔ ﻣﺣددة ﻓﻲ اﻟداﺋرة

.

Any two terminal linear network can be replaced by an equivalent circuit

of a voltage source ( E

th

) and a series resistor ( R

th

); as shown in figure below:-

R

th

R

L

E

th

a

b

R

L

Complex

network

a

b

I

I

Hence;

L

th

th

R

R

E

I

Steps to find E

th

& R

th

:-

1. Remove  that  portion  of  the  network  across  which  the  Thevenins

equivalent circuit is to be find.

2. Mark the terminals of the remaining two

– terminal network.

3. Calculate  R

th

by  first  setting  all  sources  to  zero  (  voltage  sources  are

replaced  by  short  circuits  and  current  sources  are  replaced  by  open

circuit  ),  and  finding  the  resultant  resistance  between  the  two  marked

terminals.

4. Calculate  E

th

by  first  returning  all  sources  to  their  origin  positions  and

finding the open circuit voltage between the marked terminals.

5. Draw  the  Thevenins  equivalent  circuit  with  the  portion  of  the  circuit

previously  removed  replaced  between  the terminals  of  the  equivalent

circuit.


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٦٨

 -

Example 1:- For  the  following  circuit  diagram,  find  the  current  in  (  6

Ω  )

resistor?

Solution:-

1.) Find R

th

:

A

B

R

th

22

.

7

5

9

20

5

4

5

4

*

5

5

4

//

3

2

th

R


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٧٨

 -

2.) Find E

th

:

25V

7A

A

B

V

oc

V

1

V

2

7A

A

9

25

V

E

V

V

V

V

V

V

th

oc

oc

oc

89

.

23

89

.

23

35

9

100

0

5

*

7

9

25

*

4

0

2

1

R

th

= 7.22 Ω

E

th

= 23.89 V

A

B

I

A

R

R

E

I

L

th

th

8

.

1

6

22

.

7

89

.

23


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٨٨

 -

Example 2:-

Find  the  current  in  the  25Ω  resistor  for  the  following  circuit

network?

Solution:-

1.) Find R

th

:

2.) Find E

th

:

10Ω

40Ω

20Ω

20Ω

A

B

2V

V

oc

A

60

2

A

30

2

 

20

20

40

20

*

40

20

10

20

*

10

20

//

40

20

//

10

th

th

R

R

V

E

V

V

V

th

oc

oc

67

.

0

67

.

0

60

40

30

20

60

80

0

60

2

*

40

30

2

*

10


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٩٨

 -

Example 3:-

Find I in the ( 9Ω ) resistor for the following cct. diagram?

6A

4A

10Ω

25V

Solution :-

25

8

10

7

th

R

A

I

R

R

E

I

L

th

th

45

67

.

0

25

20

67

.

0


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٠٩

 -

6A

4A

10Ω

25V

A

B

V

oc

6A

4A

10A

 

V

V

V

oc

oc

201

0

6

*

8

25

10

*

10

7

*

4

A

R

R

E

I

L

th

th

91

.

5

9

25

201 


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

١٩

 -

Norton's Theorems:-

Any two terminal linear network can be replaced by an equivalent circuit

consisting of a current source and a parallel resistor.

th

th

R

E

R

N

= R

th

as before .

I

N

= I

sc

= short circuit current between the two terminals of the active network.

Example 1:-

Find the current in 25Ω resistor for the following circuit network

using Norton's Theorem?


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٢٩

 -

Solution:-

First find R

N

:-

Second find I

N

:-

10Ω

40Ω

20Ω

20Ω

A

B

2V

I

N

I

1

I

2

I

4

I

3

I

 

20

20

40

20

*

40

20

10

20

*

10

20

//

40

20

//

10

N

R

A

I

9

1

10

8

2

20

20

20

*

20

40

10

40

*

10

2

40

20

*

9

1

&

40

20

*

9

1

50

10

*

9

1

&

50

40

*

9

1

4

3

2

1

I

I

I

I

KCL at A

I

1

– I

N

– I

3

= 0

I

N

= I

1

– I

3

A

033

.

0

40

20

*

9

1

50

40

*

9

1

A

I

L

0147

.

0

25

20

20

*

033

.

0


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٣٩

 -

Example 2:- Find I in 50v voltage source, for the following circuit using

Norton's Theorem?

Solution:-

1.) Find R

N

:-

R

1

R

2

R

3

30Ω

20Ω

A

B


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٤٩

 -

8

.

7

54

25

*

17

1

R

,

78

.

3

54

17

*

12

2

R

,

56

.

5

54

12

*

25

3

R

 

19

78

.

3

56

.

25

//

8

.

37

20

//

30

2

3

1

R

R

R

R

N

2.) Find I

N

:-

12Ω

20Ω

17Ω

30Ω

65V

25Ω

45V

A

B

I

N

I

b

I

c

I

a

-47I

a

+ 17I

c

+ 65 = 0

-32I

b

+ 12I

c

- 45 = 0

-54I

c

+ 17I

a

+ 12I

b

= 0

After find I

a

, I

b

, I

c

I

N

= I

a

– I

b

19

50

50

I

-

I

I

0

I

-

I

-

I

a

N

L

L

a

N

N

N

N

I

R

I


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٥٩

 -

Maximum Power Transfer:-

A load will receive maximum power from a d.c. network when its total

resistive value is exactly equal to the Thevenin resistance of the network.

For Thevenin cct.

Nortan cct.

For Max. power

L

L

th

th

L

L

L

R

R

R

E

R

I

P

*

2

2

.

max





th

th

th

R

R

E

*

4

2

2

L

L

N

N

N

L

L

L

R

R

R

R

I

R

I

P

*

2

2

.

max





N

N

N

N

R

R

R

I

*

4

2

2

2

Under Max. Power transfer conditions, the efficiency is:-

%

100

*

%

i

o

P

P

%

100

*

L

th

L

L

I

E

I

V

%

100

*

th

L

E

V

R

L

= R

th

R

L

= R

N

th

th

L

R

E

P

4

2

.

max

4

2

.

max

N

N

L

R

I

P


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٦٩

 -

E

th

= V

L

+ R

th

I

th

R

th

= R

L

( for max. power transfer )

E

th

= V

L

+ R

L

I

L

= V

L

+ V

L

= 2V

L

%

50

%

100

*

2

%

100

*

L

L

th

L

V

V

E

V

The efficiency will always be 50% under max. power transfer conditions .

* Practical example:-

Let

R

th

= 3

Ω    &    R

L

= 1Ω &     E

th

= 15 V

W

P

L

14

1

*

1

3

15

2

For R

L

= 2Ω

W

P

L

18

2

*

5

15

2

For R

L

= 3Ω

W

P

L

75

.

18

3

*

6

15

2

L

L

th

L

L

R

R

R

E

R

I

P

*

2

2






background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٧٩

 -

For R

L

= 4Ω

W

P

L

36

.

18

4

*

7

15

2

For R

L

= 5Ω

W

P

L

57

.

17

5

*

8

15

2

Note that when R

L

= R

th

, we

get the max. power of P

L

.

Hence

EI

P

P

in

L

2

1

2

1

or P

in

= 2 P

L

Example 1:- Find the value of R

L

for maximum power transfer to R

L

, and

determine the power delivered under these conditions ?

12Ω

R

L

18V

Solution:-

First remove R

L

, and find the equivalent resistance ( R

th

)


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٨٩

 -

For Max. power R

L

= R

th

14

L

R

Example 2:- Find the value of R

L

for the following cct. for max. power transfer,

and find P

L

?

14

12

6

3

6

*

3

12

6

//

3

th

th

R

R

V

V

E

ab

th

12

3

6

6

*

18

 

W

R

E

P

th

th

57

.

2

14

*

4

12

4

2

2

.

max


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٩٩

 -

Solution:-

 

V

E

V

V

th

ab

oc

72

15

*

25

120

7

8

*

7

8

4

6

120

W

R

I

P

L

L

216

6

*

6

6

72

2

2

or

 

L

th

eq

R

R

R

6

10

15

10

*

15

4

6

//

7

8

.

W

R

E

P

th

th

L

216

6

*

4

7

4

2

2


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٠٠١

-

Example 3 (sheet 5, fig. 20):- Find the maximum power in ( R ), for the

following cct. diagram?

2A

10V

6V

R

6V


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

١٠١

-

Solution:-

1-) Find R

th.

:-

A

B

A

B

R

R

R

th

eq

10

2

3

1

4

.

2.) Find E

th

:-


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٢٠١

-

2A

10V

6V

6V

A

B

I

Y

I

X

I

Z

2A

V

oc

 

A

I

I

A

I

I

A

I

I

z

z

y

y

x

x

25

.

1

0

2

*

2

6

8

33

.

1

0

6

*

2

6

10

12

2

0

2

*

1

10

4

From KVL

 

 

V

V

V

oc

oc

15

4

8

5

6

0

2

*

2

33

.

1

*

6

25

.

1

*

4

6


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٣٠١

-

A

I

75

.

0

10

10

15

R

L

= 10Ω

E

th

= 15 V

R

th

= 10Ω

B

A

I

Example 4 (sheet 5, fig. 21):- Find the maximum power in ( R ), for the

following cct. diagram?

80mA

18Ω

12Ω

R

15Ω

0.86V

0.3V

20mA

Solution:-

First find R

eq.

:-

)

18

12

(

.

eq

R

//

)

5

15

(

//8 = 4.8

W

R

I

P

625

.

5

10

*

75

.

0

2

2

.

max


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٤٠١

-

Second find I

N

:-

18Ω

12Ω

15Ω

0.86V

0.3V

0.36V

1.2V

I

sc

A

B


background image

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

University of Technology ( Lecture (10))

-

٥٠١

-

30Ω

20Ω

0.5V

1.5V

A

B

I

sc

I

Y

I

X

mA

I

I

I

I

I

I

I

I

x

y

sc

N

y

y

x

x

3

.

58

30

5

.

0

20

5

.

1

20

5

.

1

0

5

.

1

20

30

5

.

0

0

5

.

0

30

A

2

3

.

58

mW

P

1

.

4

8

.

4

*

10

*

2

3

.

58

2

3

.

max




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام عضوان و 86 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل