تحلیل شبکه (مدارهای الکتریکی) کیست؟ توضیح بده.
شبکه، در زمینه مهندسی برق و الکترونیک، مجموعه‌ای از اجزای به هم پیوسته‌است. تحلیل شبکه فرایند یافتن ولتاژها و جریان‌های عبوری از تمام اجزای شبکه است. فنون‌های زیادی برای محاسبه این مقادیر وجود دارد. با این حال، در اکثر موارد، فن اجزای خطی را فرض می‌کنند. به جز موارد ذکرشده، روش‌های شرح‌داده‌شده در این مقاله فقط برای تحلیل شبکه "خطی" قابل استفاده هستند.مدارهای معادل.یک روش مفید در تحلیل شبکه، ساده‌کردن شبکه با کاهش تعداد اجزا است. این را می‌توان با جایگزینی قطعات فیزیکی با سایر قطعات فرضی که همان اثر را دارند انجام داد. یک فن خاص ممکن است به‌طور مستقیم تعداد اجزا را کاهش دهد، به‌عنوان مثال ترکیب امپدانس‌ها در سری. از سوی دیگر، ممکن است صرفاً شکل را به شکلی تغییر دهد که در آن اجزاء در عملیات بعدی کاهش یابند. به‌عنوان مثال، ممکن است با استفاده از قضیه نورتون یک منبع ولتاژ را به یک منبع جریان تبدیل کنیم تا بتوانیم مقاومت داخلی منبع را با یک بار امپدانس موازی ترکیب کنیم.امپدانس‌ها به‌صورت سری و موازی.برخی شبکه دو پایانه‌ای از امپدانس‌ها را می‌توان درنهایت با کاربردهای پی‌درپی امپدانس‌ها به‌صورت سری یا موازی به یک امپدانس کاهش داد.امپدانس‌های سری : formula_1امپدانس‌ها به‌صورت موازی : formula_2تبدیل دلتا-وای (ستاره-مثلث).شبکه‌ای از امپدانس‌ها با بیش از دو پایانه را نمی‌توان به یک مدار معادل امپدانسی کاهش داد. یک شبکه n ترمینال در بهترین حالت می‌تواند به "n" امپدانس کاهش یابد (در بدترین حالت "n" C 2). برای یک شبکه سه پایانه‌ای، سه امپدانس را می‌توان به‌صورت شبکه سه گره دلتا (Δ) یا شبکه چهار گره ستاره (Y) بیان کرد. این دو شبکه معادل هستند و تبدیلات بین آنها در زیر آورده شده‌است.شکلِ کلی حذف گره شبکه.تبدیل ستاره به مثلث و مقاومت-سری موارد خاصی از الگوریتم حذف گره شبکه مقاومت عمومی است. هر گره‌ای که توسط formula_10 مقاومت (formula_11 .. formula_12) به گره‌های ۱ تا N متصل شود، می‌تواند با formula_13 مقاومت که formula_10 گره باقی مانده را به‌هم متصل می‌کند، جایگزین شود.گره‌ها مقاومت بین هر دو گره formula_15 و formula_16 از رابطه زیر بدست می‌آید:برای ستاره به مثلث (formula_18) این به:برای کاهش سری (formula_20) این به:برای یک مقاومت آویزان (formula_22) منجر به حذف مقاومت می‌شود زیرا formula_23 .تبدیل منبع.یک منبع با امپدانس داخلی (یعنی منبع غیرایده‌آل) می‌تواند به‌عنوان یک منبع ولتاژ ایده‌آل یا یک منبع جریان ایده‌آل به اضافه امپدانسی نمایش داده شود. این دو شکل معادل هستند و تبدیل‌ها در زیر آورده شده‌است. اگر دو شبکه با توجه به پایانه‌های ab معادل باشند، V و I باید برای هر دو شبکه یکسان باشند. بدین ترتیب،شبکه‌های ساده.تقسیم ولتاژ اجزای سری.n امپدانس را در نظر بگیرید که "به‌صورت سری" به هم متصل شده‌اند. ولتاژ formula_26 دوسَر هر امپدانس formula_27 استتقسیم جریان اجزای موازی.n ادمیتانس را در نظر بگیرید که به‌صورت "موازی" به هم متصل شده‌اند. جریان formula_29 از طریق هر ادمیتانس formula_30 استبرای formula_32تحلیل مِش.مش - حلقه‌ای که حاوی حلقه داخلی نیست.برهم‌نهی (جمع‌آثار).در این روش اثر هر منبع به نوبه خود محاسبه می‌شود. تمام منبع‌های غیر از منبع مورد نظر حذف‌شده، یعنی منبع‌های ولتاژ اتصال‌کوتاه یا در مورد منبع‌های جریان مدار باز می‌شوند. سپس کل جریان عبوری یا ولتاژ کل در یک شاخه خاص بر اثر آن یک منبع که حذف نشده بود محاسبه می‌شود، این کار را برای تک‌تک منابع انجام می‌دهیم و سپس با جمع‌کردن تمام جریان‌ها یا ولتاژها مقدار کمیت خواسته‌شده محاسبه می‌شود.یک فرض اساسی برای این روش وجود دارد که جریان یا ولتاژ کل برهم‌نهی خطی با قطعات آن است؛ بنابراین، درصورت وجود اجزای غیرخطی، نمی‌توان از روش استفاده کرد.تابع انتقال.یک تابع انتقال، رابطه بین ورودی و خروجی یک شبکه را بیان می‌کند. برای شبکه‌های مقاومتی، این همیشه یک عدد حقیقی ساده یا یک عبارت است که به یک عدد حقیقی خلاصه می‌شود. شبکه‌های مقاومتی با دستگاه معادلات جبری چندمجهولی نمایش داده می‌شوند. با این حال، در حالت کلی شبکه‌های خطی، شبکه با یک دستگاه معادلات دیفرانسیل خطی چندمجهولی نشان داده می‌شود. در تجزیه و تحلیل شبکه، به‌جای استفاده مستقیم از معادلات دیفرانسیل، معمول است که ابتدا یک تبدیل لاپلاس روی آنها انجام شود و سپس نتیجه برحسب پارامتر لاپلاس s بیان شود که به‌طور کلی مختلط است. این به‌عنوان کارکردن در حوزه-s توصیف می‌شود. کارکردن با معادلات به‌طورمستقیم به‌عنوان کارکردن در حوزه زمان (یا t) توصیف می‌شود زیرا نتایج به‌صورت کمیت‌های متغیر زمان بیان می‌شوند. تبدیل لاپلاس روش ریاضی تبدیل بین حوزه s و حوزه t است.این رویکرد در نظریه کنترل استاندارد است و برای تعیین پایداری یک سامانه، به‌عنوان مثال، در یک تقویت‌کننده با بازخورد مفید است.مدار معادل سیگنال کوچک.این روش را می‌توان در مواردی استفاده کرد که انحرافش سیگنال‌های ورودی و خروجی در یک شبکه در یک بخش خطی قابل ملاحظه‌ای از تابع انتقال افزاره‌های غیرخطی باقی می‌ماند، یا در غیر این صورت آنقدر کوچک است که منحنی تابع انتقال را می‌توان خطی در نظر گرفت. تحت مجموعه‌ای از این شرایط خاص، افزاره غیرخطی را می‌توان با یک شبکه خطی معادل نشان داد. باید به خاطر داشت که این مدار معادل کاملاً نظری است و فقط برای انحرافات سیگنال کوچک معتبر است. این به‌طور کامل برای بایاس دی‌سی دستگاه قابل اجرا نیست.روش خطی تکه‌ای.در این روش تابع انتقال افزاره غیرخطی به ناحیه‌هایی تقسیم می‌شود. هر یک از این نواحی با یک خط مستقیم تقریب‌زده می‌شود؛ بنابراین، تابع انتقال تا یک نقطه خاص که در آن ناپیوستگی وجود دارد، خطی خواهد بود. پس از این نقطه، تابع انتقال دوباره خطی خواهد بود اما با شیب متفاوت.