Norton-tétel
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
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