ทฤษฎีบทของนอร์ตัน


ในทฤษฎีวงจรไฟฟ้ากระแสตรงทฤษฎีบทของนอร์ตันหรือที่เรียกว่าทฤษฎีบทเมเยอร์-นอร์ตันเป็นการลดรูปวงจรที่สามารถนำไปใช้กับวงจรที่ประกอบด้วยตัวต้านทานเชิงเส้นที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาแหล่งจ่ายแรงดันและแหล่งจ่ายกระแสโดยที่ขั้วคู่หนึ่งของวงจร สามารถแทนที่ด้วยแหล่งจ่ายกระแสและตัวต้านทานตัวเดียวที่ต่อขนานกันได้
สำหรับ ระบบ ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ทฤษฎีบทนี้สามารถนำไปใช้กับอิมพีแดนซ์เชิงรีแอ คทีฟ ได้เช่นเดียวกับความต้านทาน วงจร สมมูลของนอร์ตันใช้เพื่อแสดงเครือข่ายใดๆ ของแหล่งกำเนิดเชิงเส้นและอิมพีแดนซ์ที่ความถี่ที่ กำหนด
ทฤษฎีบทของนอร์ตันและทฤษฎีบทคู่ขนานของมัน คือทฤษฎีบทของเธเวนินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการลดความซับซ้อนของการวิเคราะห์วงจร และเพื่อศึกษาการตอบสนองในสภาวะเริ่มต้นและสภาวะคงที่ของ วงจร
ทฤษฎีบทของนอร์ตันได้รับการพิสูจน์โดยอิสระในปี 1926 โดยฮันส์ เฟอร์ดินานด์ เมเยอร์นักวิจัยจากSiemens & Halskeและเอ็ดเวิร์ด ลอว์รี นอร์ตันวิศวกรจากBell Labs [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
ในการหาค่าเทียบเท่าของนอร์ตันสำหรับวงจรเชิงเส้นที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา กระแสของนอร์ตันจะคำนวณจากกระแสที่ไหลผ่านขั้วทั้งสอง และ ของวงจรเดิมที่ลัดวงจร(อิมพีแดนซ์เป็นศูนย์ระหว่างขั้ว) ความต้านทานของนอร์ตันจะหาได้จากการคำนวณแรงดันเอาต์พุต ที่เกิดขึ้นที่ และ โดยไม่มีความต้านทานหรือโหลดต่ออยู่ ; หรือเทียบเท่ากับความต้านทานระหว่างขั้วเมื่อแหล่งจ่ายแรงดัน (อิสระ) ทั้งหมดลัดวงจรและแหล่งจ่ายกระแสอิสระเปิดวงจร (กล่าวคือ แหล่งจ่ายอิสระแต่ละแหล่งถูกตั้งค่าให้ผลิตพลังงานเป็นศูนย์) ซึ่งเทียบเท่ากับการคำนวณความต้านทานของเธเวนิน
เมื่อมีแหล่งกำเนิดที่ขึ้นอยู่กัน จะต้องใช้วิธีการทั่วไปมากกว่า โดยจะคำนวณแรงดันที่ขั้วต่อสำหรับการฉีดกระแสไฟฟ้าเข้าไปกระแสทดสอบ 1 แอมแปร์ ที่ขั้วต่อ แรงดันไฟฟ้านี้หารด้วย1. กระแสไฟฟ้าคือค่าความต้านทานนอร์ตัน( ในหน่วยโอห์ม) วิธีนี้ต้องใช้หากวงจรมีแหล่งกำเนิดแบบพึ่งพา แต่สามารถใช้ได้ในทุกกรณีแม้ว่าจะไม่มีแหล่งกำเนิดแบบพึ่งพาก็ตาม
ตัวอย่างวงจรสมมูลนอร์ตัน

- วงจรดั้งเดิม
- การคำนวณกระแสเอาต์พุตเทียบเท่า
- การคำนวณความต้านทานเทียบเท่า
- ออกแบบวงจรสมมูลนอร์ตัน
ในตัวอย่างนี้ กระแสไฟฟ้ารวมทั้งหมดคำนวณได้ดังนี้:
กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโหลดจะเป็นดังนี้ โดยใช้กฎการแบ่งกระแส :
และค่าความต้านทานเทียบเท่าเมื่อมองย้อนกลับเข้าไปในวงจรคือ:
ดังนั้นวงจรเทียบเท่าจึงเป็นแหล่งจ่ายกระแส 3.75 mAต่อขนานกับ ตัวต้านทาน2 kΩ
การแปลงเป็นค่าเทียบเท่าของเธเวนิน

วงจรสมมูลนอร์ตันมีความสัมพันธ์กับวงจรสมมูลเธเวนินโดยสมการดังนี้: วงจรดั้งเดิมและวงจรสมมูลเธเวนินและนอร์ตันของวงจรดังกล่าวจะมีแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วเปิดทั้งสองเท่ากัน และมีกระแสไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างขั้วทั้งสองเท่ากัน
ทฤษฎีการเข้าคิว
ทฤษฎีบทของนอร์ตันในวงจรพาสซีฟเทียบเท่ากับทฤษฎีบทของนอร์ตันในทฤษฎีคิวเรียกว่า ทฤษฎีบทของแชนดี้ เฮอร์โซก วู [ 3 ] [ 4 ] [ 7 ]ในระบบคิวแบบย้อนกลับได้มักจะสามารถแทนที่คิวย่อยที่ไม่น่าสนใจด้วยคิวเดียว ( FCFSหรือPS ) ที่มีอัตราการให้บริการที่เลือกอย่างเหมาะสมได้[ 8 ]