कैसे उपयोग करने के लिए मेष विश्लेषण समस्या निवारण विद्युत सर्किट विफलताओं

विद्युत सर्किट समस्या निवारण के लिए मास्टरिंग मेष विश्लेषण

जब एक सर्किट इरादा के रूप में काम करना बंद हो जाता है, तो कारण को इंटरकनेक्टेड घटकों के एक उलझन में दफनाया जा सकता है। मेष विश्लेषण आत्मविश्वास के साथ दोषों को इंगित करने के लिए एक व्यवस्थित, समीकरण-आधारित दृष्टिकोण प्रदान करता है। बंद लूप में सर्किट को तोड़कर और किर्चहॉफ के वोल्टेज लॉ (KVL) को लागू करके, तकनीशियन अपेक्षित धाराओं की गणना कर सकते हैं और उन्हें खुले, शॉर्ट्स या असफल भागों की पहचान करने के लिए मापा मूल्यों के साथ तुलना कर सकते हैं। यह विस्तारित गाइड सिद्धांत, चरण-दर-चरण प्रक्रिया, व्यावहारिक समस्या निवारण उदाहरणों और उन्नत सुझावों के माध्यम से चल रहा है ताकि मेष विश्लेषण को विश्वसनीय नैदानिक उपकरण में बदल दिया जा सके।

मेष विश्लेषण के मूल

मेष क्या है?

एक जाल एक बंद लूप है जिसमें इसके अंदर कोई अन्य लूप नहीं होता है। एक प्लानर सर्किट में (एक तार को पार किए बिना खींचा), प्रत्येक "विंडोपेन" एक जाल है। उदाहरण के लिए, श्रृंखला में दो प्रतिरोधीों के साथ एक सर्किट और एक वोल्टेज स्रोत एक जाल बनाता है; समानांतर शाखा को जोड़ने से दूसरा जाल बनता है। मेष की पहचान स्वतंत्र समीकरणों को लिखने की दिशा में पहला कदम है।

किरचहॉफ के वोल्टेज कानून में मेश

केवीएल का कहना है कि सभी वोल्टेज का बीजगणित योग किसी भी बंद लूप के आसपास गिरता है, शून्य के बराबर है। मेष विश्लेषण में, आप लूप को एक चुनी हुई दिशा (आमतौर पर दक्षिणावर्त) और योग वोल्टेज लाभ (पॉजिटिव) और ड्रॉप (नकारात्मक) में बदल देते हैं क्योंकि आप प्रतिरोधक, सूत्रों और अन्य तत्वों को पार करते हैं। परिणाम प्रत्येक जाल के लिए एक रैखिक समीकरण है। सिस्टम को हल करने से अज्ञात जाल धाराओं को उत्पन्न होता है।

केवीएल की गहरी समीक्षा के लिए, Khan Academy's KVL ट्यूटोरियल] देखें।

चरण-दर-चरण प्रक्रिया के लिए प्रदर्शन मेष विश्लेषण

चरण 1: सभी मेषों की पहचान और लेबल करें

अपने सर्किट योजनाबद्ध पर प्रत्येक स्वतंत्र जाल को रेखांकित करें। प्रत्येक लूप के अंदर एक दक्षिणावर्त तीर का उपयोग करें। उन्हें लेबल करें M]1, M]2, ... Mn]]]. अगर सर्किट में ]]n]] Meshes, आप ]n[FLT:]]]]]]]]]]]]n] समीकरणों को लिखेंगे।

चरण 2: मेष धारा को सौंपना

एक वर्तमान चर (]]I]1, I]2, ... In]]]) प्रत्येक जाल के लिए। सम्मेलन के द्वारा, जाल धारा हमेशा तीर की दिशा में बहती है। वास्तविक शाखा धाराएं निकटवर्ती जाल धाराओं का बीजगणित योग हैं।

चरण 3: प्रत्येक मेष के लिए केवीएल समीकरण लिखें

मेष 1 के लिए, अपने पथ में सभी घटकों में वोल्टेज की गिरावट को योग दें। प्रतिरोधी के लिए, उस रोकनेवाला के माध्यम से नेट करंट के साथ ओम के कानून का उपयोग करें (जिसमें पड़ोसी मेष से योगदान हो सकता है)। वोल्टेज स्रोतों के लिए, उचित ध्रुवीयता के साथ स्रोत वोल्टेज जोड़ें (यदि से +)। शून्य को योग सेट करें।

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चरण 4: समीकरण की प्रणाली को हल करें

अब आपके पास रैखिक समीकरणों का एक सेट है। उन्हें प्रतिस्थापन, मैट्रिक्स विधियों (क्रैमर के नियम) या कैलकुलेटर का उपयोग करके हल करें। परिणाम प्रत्येक जाल को एम्पर में वर्तमान देता है।

चरण 5: कैलक्यूलेटर शाखा धाराओं और नोड वोल्टेज

जाल धाराओं का उपयोग करके, प्रत्येक घटक के माध्यम से वास्तविक वर्तमान निर्धारित करते हैं। एक साझा रोकनेवाला के लिए, शाखा चालू = I]1 – I]2 (या इसके विपरीत, दिशा के आधार पर)। फिर प्रत्येक प्रतिरोधी और नोड वोल्टेज को जमीन के सापेक्ष जोड़ते हैं।

चरण 6: अपेक्षित या मापन मूल्य के साथ गणना मूल्यों की तुलना करें

दोषपूर्ण सर्किट (एक मल्टीमीटर का उपयोग करके) से वास्तविक वोल्टेज और वर्तमान रीडिंग लें। उन्हें विश्लेषणात्मक परिणामों के साथ तुलना करें। महत्वपूर्ण विचलन - जैसे कि एक शाखा जिसे 2 ए होना चाहिए लेकिन 0 A-point से एक विशिष्ट गलती स्थान पर दिखाई देता है।

ट्रबलशूटिंग में मेष विश्लेषण का उपयोग: प्रैक्टिकल उदाहरण

उदाहरण 1: एक रेजिस्टर शाखा में ओपन सर्किट

एक तीन-जाल बिजली आपूर्ति सर्किट पर विचार करें। जाल विश्लेषण करने के बाद, आप 100 Ω फीडबैक प्रतिरोधी के माध्यम से 50 एमए की उम्मीद करते हैं। मल्टीमीटर 0 एमए पढ़ता है। मेष समीकरणों को फिर से examine करें: यदि वह प्रतिरोधी खुला है, तो वास्तविक वर्तमान शून्य होगा, और जाल धाराएं पुनर्वितरण करेगी। मापा और गणना धाराओं की तुलना करके, आप पुष्टि कर सकते हैं कि प्रतिरोधी इसे बिना किसी रुकावट के खुला घटक है। सभी सर्किट एक विस्तृत जाल विश्लेषण उदाहरण प्रदान करते हैं जिसे इस परिदृश्य के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

उदाहरण 2: एक घटक में शॉर्ट सर्किट

एक छोटा संधारित्र खुद को उस संधारित्र युक्त जाल में असामान्य रूप से उच्च वर्तमान के रूप में प्रकट करता है। मान लीजिए कि आपका विश्लेषण फिल्टर शाखा में 10 एमए की भविष्यवाणी करता है, लेकिन आप 200 एमए मापते हैं। उस शाखा में शून्य-ohm शॉर्ट वाले मेष समीकरणों को पुनः स्थापित करने से बहुत अधिक वर्तमान पैदा होता है। गलतफहमी एक संक्षिप्त पुष्टि करती है। मेष विश्लेषण भी यह पता लगाने में मदद करता है कि कौन से घटक को कई संदिग्ध भागों में मौजूद होने पर कम किया जाता है।

उदाहरण 3: Faulty वोल्टेज स्रोत

यदि वोल्टेज स्रोत अपने मूल्य (जैसे, 15 वी के बजाय 12 वी) के नीचे गिर जाता है, तो प्रत्येक जाल वर्तमान अनुपात में कम हो जाएगा। वास्तविक मापा स्रोत वोल्टेज के साथ जाल समीकरण को हल करने से धाराओं को मिलती है जो दोषपूर्ण रीडिंग से मेल खाती है। यह स्रोत को रूट कारण के रूप में पुष्टि करता है, एक माध्यमिक लोडिंग प्रभाव नहीं।

Them से बचने के लिए कैसे

वर्तमान दिशा असाइनमेंट

असाइनिंग मेश करंट्स ने लगातार केवीएल समीकरणों में त्रुटियों को इंगित करने की ओर जाता है। ] हमेशा एक समान कन्वेंशन बनाए रखने के लिए हर मेश के लिए दक्षिणावर्त तीर का उपयोग करें। यदि आपको एक दिशा को उलटना है, तो स्पष्ट रूप से परिवर्तन को ध्यान में रखें और तदनुसार संकेतों को समायोजित करें।

वोल्टेज ड्रॉप में त्रुटियां साइन करें

एक रोकनेवाला के लिए, वोल्टेज ड्रॉप पॉजिटिव जब जाल वर्तमान सकारात्मक से नकारात्मक टर्मिनल (संकीर्ण दिशा में) तक जाता है। यदि एक पड़ोसी जाल वर्तमान विपरीत दिशा में बहती है, तो नेट वर्तमान अंतर है। प्रत्येक शब्द को डबल-चेक करें: R]]]]·]I1 - ]I2) यदि दोनों जाल धारा प्रतिरोधी को पार करती है।

आश्रित स्रोतों के लिए खाता खोलने के लिए

निर्भर स्रोतों के साथ सर्किट (जैसे, वोल्टेज नियंत्रित वोल्टेज स्रोतों) को एक अतिरिक्त बाधा समीकरण की आवश्यकता होती है जो कि नियंत्रण चर को जाल धाराओं से संबंधित होती है। इस की पहचान करने से एक अंडरडिर्मिन्ड सिस्टम उत्पन्न होता है। सॉल्विंग से पहले जाल धाराओं के एक समारोह के रूप में निर्भर स्रोत के मूल्य को शामिल करें।

उन्नत तकनीक: निर्भर स्रोतों के साथ मेष विश्लेषण

जब एक सर्किट में एक निर्भर स्रोत होता है, तो इसे केवीएल समीकरणों को लिखते समय एक स्वतंत्र स्रोत के रूप में व्यवहार करें, लेकिन सर्किट धाराओं या वोल्टेज के संदर्भ में इसका मूल्य व्यक्त करें। उदाहरण के लिए, एक लाभ के साथ एक वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत k] (V = k]]·I]x] एक अतिरिक्त चर परिचय [[FLT:FLT:6]Ix- जिसे मेष धाराओं के संयोजन के रूप में व्यक्त किया जाना चाहिए।

मेष विश्लेषण बनाम ट्रोब्लशूटिंग के लिए नोडल विश्लेषण

दोनों तरीकों में ताकत होती है। मेष विश्लेषण आसान होता है जब सर्किट में कई समानांतर शाखाएं या वर्तमान स्रोत होते हैं, क्योंकि यह सीधे धाराओं के लिए हल हो जाता है। नोडल विश्लेषण कई श्रृंखला तत्वों या वोल्टेज स्रोतों के साथ जमीन पर बेहतर काम करता है। समस्या निवारण के लिए, मेष विश्लेषण अक्सर पसंद किया जाता है क्योंकि अधिकांश दोष वर्तमान विसंगतियों (खुला, शॉर्ट्स, ओवरलोड) के रूप में प्रकट होते हैं। हालांकि, अनुभवी तकनीशियन दोनों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, आप शॉर्ट घटक में वोल्टेज ड्रॉप की पुष्टि करने के लिए जाल विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स ट्यूटोरियल नोडल और मेष विधियों की तुलना प्रदान करता है [[FLT1]]।

कुशल समस्या निवारण के लिए व्यावहारिक सुझाव

• ]Always विश्लेषण शुरू करने से पहले एक सटीक सर्किट आरेख खींचता है। सभी घटक मूल्यों और कनेक्शन शामिल करें। एक छोटी से ड्राफ्टिंग त्रुटि भ्रम के घंटे तक पहुंच सकती है।
• ]Use computational tools बड़े प्रणालियों के लिए. A+ SPICE अनुकरण या एक मैट्रिक्स सॉल्वर (जैसे, MATLAB, पायथन NumPy) सेकंड में 10-जाल समीकरणों को हल कर सकते हैं। संभव होने पर इन उपकरणों के साथ अपने हाथ की गणना सत्यापित करें।
• Measure और वृद्धि की तुलना करें। यदि सर्किट जटिल है, तो जांच कुंजी नोड पहले (जैसे, आपूर्ति रेल, महत्वपूर्ण संकेत पथ)। उन नोड्स पर वोल्टेज की भविष्यवाणी करने के लिए मेष विश्लेषण परिणामों का उपयोग करें और उन्हें जल्दी से जांचें।
• ]]]]] यदि मेष विश्लेषण किसी विशेष जाल में एक संदिग्ध वर्तमान दिखाता है, तो अस्थायी रूप से उस शाखा (यदि सुरक्षित हो) को डिस्कनेक्ट करें और फिर से मापें। एक नाटकीय परिवर्तन गलती की पुष्टि करता है।
• ]]एक समस्या निवारण लॉग प्रत्येक घटक के लिए मापा बनाम गणना मूल्यों की। पैटर्न (जैसे, एक जाल में सभी धाराएँ कटा हुआ हैं) निदान में तेजी लाने।
• सरल निरंतरता जांच के साथ जाल विश्लेषण को मिलाएं। एक खुला सर्किट एक जाल में शून्य वर्तमान दिखाई देगा; एक छोटा वर्तमान में अत्यधिक दिखाई देगा। समीकरण वास्तव में कितनी अतिरिक्त मात्रा में होते हैं।

निष्कर्ष

मेष विश्लेषण एक अराजक सर्किट को अल्जीरियाई समीकरणों के एक सोल्वेबल सेट में बदल देता है। गणना की गई शाखा धाराओं और वास्तविक दुनिया माप के साथ वोल्टेज की तुलना करके, आप खुले प्रतिरोधकों, शॉर्ट संधारित्रों, असफल स्रोतों या अनुमानों के साथ तेजी से टूटी निशानों पर शून्य हो सकते हैं। बुनियादी सिद्धांतों को मास्टर करना -KVL, साइन कन्वेंशन और समीकरण हल करना - हर बार आपको खराबी बोर्ड का सामना करना पड़ता है। आगे के अध्ययन के लिए, सर्किट विश्लेषण पर पाठ्यपुस्तकों (जैसे, ] Nilsson और amp द्वारा इलेक्ट्रिक सर्किट; Riedel या आप एक बार गलती करेंगे।