Norton-tétel

iDevice ikon

Norton tétele kimondja:

Egy tetszőleges kétpólus felől egy bármilyen bonyolult aktív, lineáris egyenáramú hálózat helyettesíthető egyetlen I0 forrásáramú és Rb belső ellenállású valóságos egyenáramú áramgenerátorral (és ez a helyettesítés független a lezáró póluspártól).

Végezzük a helyettesítést a hálózat AB kapocspárja felől (71. ábra)!

 


71. ábra
A Norton helyettesítés elve

A megoldás menete:

1) Az AB kapocspárról vegyük le a terhelést, és határozzuk meg a helyettesítendő hálózatrész rövidzárási áramát az AB kapocspárra nézve (Iz)!


72. ábra
Norton helyettesítés meghatározása

 

2) Az AB kapocspár felől határozzuk meg a helyettesítendő dezaktivizált hálózatrész eredő ellenállását úgy, hogy közben a generátorok nem „dolgoznak" (RAB). Ha az ideális feszültséggenerátorokat rövidzárral és az ideális áramgenerátorokat szakadással helyettesítjük, kapjuk meg az ún. dezaktivizált hálózatot.

3) Határozzuk meg a Norton generátor jellemzőit!

A generátor forrásáram: , de a két áram iránya mindig ellentétes.

A generátor belső ellenállása: .

4) Az eltávolított kétpólust kapcsoljuk a helyettesítő generátorra!


73. ábra

5) Ha a helyettesítést például egy Rt terhelő ellenállás felől végeztük (73. ábra), úgy a terhelő ellenállás árama:

Példa:

Határozzuk meg a 74. ábrán adott áramkörben az Rt változó ellenállás áramát!


74. ábra

Megoldás:

A helyettesítést a változó ellenállás felől célszerű elvégezni.

  • Ha a változó ellenállást kivesszük a kapcsolásból, és a helyére rövidzárat rakunk, a rövidzár árama:

.

A rövidzáron az áramgenerátor forrásáramának és az R1 ellenállás áramának összege folyik. Az R2 és R3 ellenállások feszültsége és árama is zérus a rövidzár következtében. Az R1 ellenállás feszültsége rövidzárás esetén megegyezik a feszültséggenerátor forrásfeszültségével (75. ábra).


75. ábra

  • Ha a feszültséggenerátort rövidzárral és az áramgenerátort szakadással vesszük figyelembe, úgy az AB kapcsok felől az eredő ellenállás:

.

  • Tehát a terhelő ellenállás árama: .

Hogy a Thevenin vagy a Norton tételt alkalmazzuk-e, a feladat jellege dönti el. Mindkét esetben ugyanarra az eredményre jutunk.

 

Kiegészítő ismeretek

Thevenin tétel Norton tétel

Mintafeladat

Határozzuk meg a 76. ábrán adott áramkörben R3 ellenállás áramának erősségét, ha adott a generátorok forrásmennyisége (UG1 és IG2), valamint az ellenállások értéke!


76. ábra

  • Kivesszük az áramkörből az R3 ellenállást.


77. ábra

  • Meghatározzuk az üresen maradt kivezetésekre az eredő ellenállást


78. ábra

  • Szuperpozíció tétele segítségével kiszámoljuk a Norton helyettesítő kép forrásáramát. (AB pontokat rövidre zárjuk)

Ug1 aktív

F
79. ábra

IG2 aktív

(a valós áramirányt a nagyobb értékű részeredmény mutatja)


80. ábra