विद्युत नेटवर्क

एक विद्युत नेटवर्क इलेक्ट्रॉनिक घटक ों (जैसे,  बैटरी (बिजली), प्रतिरोधक,  प्रारंभ करनेवाला ्स,  संधारित्र ,  बदलना ,  ट्रांजिस्टर ) का एक इंटरकनेक्शन या ऐसे इंटरकनेक्शन का एक मॉडल है, जिसमें  विद्युत तत्व  (जैसे,  वोल्टेज स्रोत ,  वर्तमान स्रोत , विद्युत प्रतिरोध) शामिल हैं। और चालन,  अधिष्ठापन ,  समाई )। एक विद्युत सर्किट एक नेटवर्क है जिसमें एक बंद लूप होता है, जो वर्तमान के लिए वापसी पथ देता है।  रैखिक सर्किट  विद्युत नेटवर्क, एक विशेष प्रकार जिसमें केवल स्रोत (वोल्टेज या करंट), रैखिक गांठ वाले तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर, इंडक्टर्स), और रैखिक वितरित तत्व (ट्रांसमिशन लाइन) होते हैं, में संपत्ति होती है जो सिग्नल  सुपरपोजिशन सिद्धांत  हैं। इस प्रकार उनका अधिक आसानी से विश्लेषण किया जाता है, शक्तिशाली  आवृत्ति डोमेन  विधियों जैसे कि  लाप्लास ट्रांसफॉर्म  का उपयोग करके, प्रत्यक्ष वर्तमान,  प्रत्यावर्ती धारा  और क्षणिक प्रतिक्रिया को निर्धारित करने के लिए।

एक प्रतिरोधक सर्किट एक ऐसा सर्किट होता है जिसमें केवल प्रतिरोधक और आदर्श करंट और वोल्टेज स्रोत होते हैं। प्रतिरोधक सर्किट का नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट)  कैपेसिटर और इंडक्टर्स वाले सर्किट के विश्लेषण से कम जटिल है। यदि स्रोत स्थिर (प्रत्यक्ष धारा) स्रोत हैं, तो परिणाम एक प्रत्यक्ष धारा परिपथ है। मनमानी प्रतिरोधक नेटवर्क के प्रभावी प्रतिरोध और वर्तमान वितरण गुणों को उनके ग्राफ उपायों और ज्यामितीय गुणों के संदर्भ में तैयार किया जा सकता है। एक नेटवर्क जिसमें सक्रिय घटक   इलेक्ट्रानिक्स  घटक होते हैं उसे  विद्युत सर्किट  के रूप में जाना जाता है। ऐसे नेटवर्क आम तौर पर अरेखीय होते हैं और अधिक जटिल डिजाइन और विश्लेषण उपकरण की आवश्यकता होती है।

निष्क्रियता से
एक सक्रिय नेटवर्क में कम से कम एक वोल्टेज स्रोत या वर्तमान स्रोत होता है जो नेटवर्क को अनिश्चित काल तक ऊर्जा की आपूर्ति कर सकता है। एक निष्क्रियता (इंजीनियरिंग)  नेटवर्क में एक सक्रिय स्रोत नहीं होता है।

एक सक्रिय नेटवर्क में विद्युत प्रभावन बल  के एक या अधिक स्रोत होते हैं। ऐसे स्रोतों के व्यावहारिक उदाहरणों में  इलेक्ट्रिक बैटरी  या  बिजली पैदा करने वाला  शामिल हैं। सक्रिय तत्व सर्किट को शक्ति इंजेक्ट कर सकते हैं, बिजली लाभ प्रदान कर सकते हैं और सर्किट के भीतर वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं।

निष्क्रिय नेटवर्क में इलेक्ट्रोमोटिव बल का कोई स्रोत नहीं होता है। इनमें प्रतिरोधक और कैपेसिटर जैसे निष्क्रिय तत्व होते हैं।

रैखिकता से
एक नेटवर्क रैखिक होता है यदि उसके सिग्नल सुपरपोजिशन प्रमेय  के सिद्धांत का पालन करते हैं; अन्यथा यह गैर-रैखिक है। निष्क्रिय नेटवर्क को आम तौर पर रैखिक माना जाता है, लेकिन इसके अपवाद भी हैं। उदाहरण के लिए, एक लोहे के कोर के साथ एक प्रारंभ करनेवाला को  संतृप्ति (चुंबकीय)  में संचालित किया जा सकता है यदि एक बड़े पर्याप्त प्रवाह के साथ संचालित हो। इस क्षेत्र में, प्रारंभ करनेवाला का व्यवहार बहुत ही अरैखिक होता है।

गांठ से
असतत निष्क्रिय घटकों (प्रतिरोधों, कैपेसिटर और इंडक्टर्स) को गांठदार तत्व कहा जाता है क्योंकि उनके सभी, क्रमशः, प्रतिरोध, समाई और अधिष्ठापन को एक ही स्थान पर स्थित (लम्प्ड) माना जाता है। इस डिज़ाइन दर्शन को गांठदार-तत्व मॉडल  कहा जाता है और इस प्रकार डिज़ाइन किए गए नेटवर्क को लम्प्ड-एलिमेंट सर्किट कहा जाता है। यह सर्किट डिजाइन के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण है। उच्च पर्याप्त आवृत्तियों पर, या लंबे समय तक पर्याप्त सर्किट (जैसे  विद्युत शक्ति संचरण ) के लिए, गांठदार धारणा अब नहीं रहती है क्योंकि घटक आयामों में  तरंग दैर्ध्य  का एक महत्वपूर्ण अंश होता है। ऐसे मामलों के लिए एक नए डिज़ाइन मॉडल की आवश्यकता होती है जिसे  वितरित-तत्व मॉडल  कहा जाता है। इस मॉडल के लिए डिज़ाइन किए गए नेटवर्क को  वितरित-तत्व सर्किट  कहा जाता है।

एक वितरित-तत्व सर्किट जिसमें कुछ गांठ वाले घटक शामिल होते हैं, अर्ध-लंप्ड डिज़ाइन कहलाते हैं। सेमी-लंप्ड सर्किट का एक उदाहरण कॉम्लाइन फिल्टर  है।

सूत्रों का वर्गीकरण
स्रोतों को स्वतंत्र स्रोतों और आश्रित स्रोतों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

स्वतंत्र
एक आदर्श स्वतंत्र स्रोत सर्किट में मौजूद अन्य तत्वों की परवाह किए बिना समान वोल्टेज या करंट बनाए रखता है। इसका मान या तो स्थिर (DC) या साइनसॉइडल (AC) होता है। कनेक्टेड नेटवर्क में किसी भी बदलाव से वोल्टेज या करंट की ताकत नहीं बदली है।

आश्रित
आश्रित स्रोत बिजली या वोल्टेज या करंट देने के लिए सर्किट के एक विशेष तत्व पर निर्भर करते हैं जो कि स्रोत के प्रकार पर निर्भर करता है।

विद्युत नियम लागू करना
सभी रैखिक प्रतिरोधक नेटवर्क पर कई विद्युत कानून लागू होते हैं। इसमे शामिल है:


 * किरचॉफ का वर्तमान नियम: एक नोड में प्रवेश करने वाली सभी धाराओं का योग नोड से निकलने वाली सभी धाराओं के योग के बराबर होता है।


 * किरचॉफ का वोल्टेज नियम: एक लूप के चारों ओर विद्युत संभावित अंतर का निर्देशित योग शून्य होना चाहिए।


 * ओम का नियम: एक प्रतिरोधक के आर-पार वोल्टेज प्रतिरोध के गुणनफल और उसमें से बहने वाली धारा के बराबर होता है।


 * नॉर्टन का प्रमेय: वोल्टेज या वर्तमान स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एक एकल अवरोधक के समानांतर एक आदर्श वर्तमान स्रोत के बराबर होता है।


 * थेवेनिन की प्रमेय: वोल्टेज या करंट स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल प्रतिरोधक के साथ श्रृंखला में एकल वोल्टेज स्रोत के बराबर होता है।


 * सुपरपोजिशन प्रमेय: कई स्वतंत्र स्रोतों के साथ एक रैखिक नेटवर्क में, एक विशेष शाखा में प्रतिक्रिया जब सभी स्रोत एक साथ काम कर रहे होते हैं, एक समय में एक स्वतंत्र स्रोत लेकर गणना की गई व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं के रैखिक योग के बराबर होता है।

इन कानूनों को लागू करने से समकालिक समीकरणों का एक सेट बनता है जिसे बीजगणितीय या संख्यात्मक रूप से हल किया जा सकता है। कानूनों को आम तौर पर विद्युत प्रतिक्रिया  वाले नेटवर्क तक बढ़ाया जा सकता है। उनका उपयोग उन नेटवर्क में नहीं किया जा सकता है जिनमें गैर-रेखीय या समय-भिन्न घटक होते हैं।

डिजाइन के तरीके
किसी भी इलेक्ट्रिकल सर्किट को डिजाइन करने के लिए, या तो एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स  या  डिजिटल सर्किट,  विद्युत अभियन्त्रण  को सर्किट के भीतर सभी स्थानों पर वोल्टेज और धाराओं की भविष्यवाणी करने में सक्षम होना चाहिए।  जटिल संख्या  का उपयोग करके सरल रैखिक परिपथों का विश्लेषण हाथ से किया जा सकता है। अधिक जटिल मामलों में सर्किट का विश्लेषण विशेष  कंप्यूटर प्रोग्राम  या अनुमान तकनीकों जैसे कि टुकड़ा-रैखिक मॉडल के साथ किया जा सकता है।

सर्किट सिमुलेशन सॉफ्टवेयर, जैसे HSPICE  (एक एनालॉग सर्किट सिम्युलेटर), और  VHDL-एम्स  और  Verilog-एम्स  जैसी भाषाएं इंजीनियरों को सर्किट प्रोटोटाइप बनाने में शामिल समय, लागत और त्रुटि के जोखिम के बिना सर्किट डिजाइन करने की अनुमति देती हैं।

नेटवर्क सिमुलेशन सॉफ्टवेयर
अधिक जटिल सर्किट का विश्लेषण SPICE  या GNU सर्किट विश्लेषण पैकेज जैसे सॉफ़्टवेयर के साथ संख्यात्मक रूप से किया जा सकता है, या प्रतीकात्मक रूप से  SapWin  जैसे सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके किया जा सकता है।

ऑपरेटिंग बिंदु के आसपास रैखिककरण
जब एक नए सर्किट का सामना करना पड़ता है, तो सॉफ्टवेयर पहले एक स्थिर स्थिति खोजने की कोशिश करता है, यानी, जहां सभी नोड्स किरचॉफ के वर्तमान कानून के अनुरूप होते हैं और सर्किट के प्रत्येक तत्व के माध्यम से वोल्टेज उस तत्व को नियंत्रित करने वाले वोल्टेज/वर्तमान समीकरणों के अनुरूप होते हैं।.

एक बार स्थिर अवस्था  समाधान मिल जाने के बाद, परिपथ में प्रत्येक तत्व के संचालन बिंदु ज्ञात हो जाते हैं। एक छोटे सिग्नल विश्लेषण के लिए, वोल्टेज और धाराओं के छोटे-सिग्नल अनुमान प्राप्त करने के लिए प्रत्येक गैर-रैखिक तत्व को इसके संचालन बिंदु के आसपास रैखिक किया जा सकता है। यह ओम के नियम का अनुप्रयोग है। परिणामी रैखिक सर्किट मैट्रिक्स को गाऊसी उन्मूलन के साथ हल किया जा सकता है।

टुकड़े-टुकड़े-रैखिक सन्निकटन
Simulink के लिए  PLECS  इंटरफ़ेस जैसे सॉफ़्टवेयर एक सर्किट के तत्वों को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के टुकड़े-टुकड़े-रैखिक फ़ंक्शन का उपयोग करता है। सर्किट को डायोड मॉडलिंग # गणितीय रूप से आदर्श डायोड के पूरी तरह से रैखिक नेटवर्क के रूप में माना जाता है। हर बार जब कोई डायोड ऑन से ऑफ या इसके विपरीत स्विच करता है, तो लीनियर नेटवर्क का कॉन्फ़िगरेशन बदल जाता है। समीकरणों के सन्निकटन में अधिक विवरण जोड़ने से सिमुलेशन की सटीकता बढ़ जाती है, लेकिन इसके चलने का समय भी बढ़ जाता है।

यह भी देखें

 * डिजिटल सर्किट
 * ग्राउंड (बिजली)
 * विद्युत प्रतिबाधा
 * बाहरी विद्युत भार
 * मेमरिस्टर
 * ओपन सर्किट वोल्टेज
 * शार्ट सर्किट
 * वोल्टेज ड्रॉप

प्रतिनिधित्व

 * सर्किट आरेख
 * योजनाबद्ध
 * नेटलिस्ट

डिजाइन और विश्लेषण के तरीके

 * नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट)
 * इलेक्ट्रॉनिक्स में गणितीय तरीके
 * सुपरपोजिशन प्रमेय
 * टोपोलॉजी (इलेक्ट्रॉनिक्स)
 * जाल विश्लेषण
 * प्रोटोटाइप फ़िल्टर

माप

 * नेटवर्क विश्लेषक (विद्युत)
 * नेटवर्क विश्लेषक (एसी पावर)
 * निरंतरता परीक्षण

सादृश्य

 * हाइड्रोलिक सादृश्य
 * यांत्रिक-विद्युत उपमाएं
 * प्रतिबाधा सादृश्य (मैक्सवेल सादृश्य)
 * गतिशीलता सादृश्य (फायरस्टोन सादृश्य)
 * सादृश्य के माध्यम से और पार (ट्रेंट सादृश्य)

विशिष्ट टोपोलॉजी

 * ब्रिज सर्किट
 * एलसी सर्किट
 * आरसी सर्किट
 * आरएल सर्किट
 * आरएलसी सर्किट
 * संभावित विभक्त
 * श्रृंखला और समानांतर सर्किट

संदर्भ
डी: नेटज़वर्क (इलेक्ट्रोटेक्निक)

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