विद्युत नेटवर्क: Difference between revisions

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[[File:Ohm's Law with Voltage source TeX.svg|right|thumb|वोल्टेज स्रोत और एक रोकनेवाला से बना एक साधारण विद्युत परिपथ। यहां, <math>v=iR</math>, ओम के नियम के अनुसार।]]
[[File:Ohm's Law with Voltage source TeX.svg|right|thumb|वोल्टेज स्रोत और एक प्रतिरोधक से बना एक साधारण विद्युत परिपथ। यहां <math>v=iR</math>, ओम के नियम के अनुसार।]]
'''विद्युत नेटवर्क''' [[ इलेक्ट्रॉनिक घटक | इलेक्ट्रॉनिक घटकों]] (जैसे [[ बैटरी (बिजली) | बैटरी]], प्रतिरोधक, [[ प्रारंभ करनेवाला |इन्डक्टर्स]], [[ संधारित्र |संधारित्र]] , [[ बदलना | स्विच]], [[ ट्रांजिस्टर ]]) का एक इंटरकनेक्शन या ऐसे इंटरकनेक्शन का एक मॉडल है, जिसमें [[ विद्युत तत्व ]] (जैसे [[ वोल्टेज स्रोत |वोल्टेज स्रोत]] , [[ वर्तमान स्रोत ]], विद्युत प्रतिरोध, चालन, [[ अधिष्ठापन ]], और [[ समाई | कैपासिटेन्स]] सम्मिलित हैं। विद्युत परिपथ एक ऐसा नेटवर्क है, जिसमें एक बंद लूप होता है। जो वर्तमान के लिए वापसी परिपथ प्रदान करता है। [[ रैखिक सर्किट | रैखिक परिपथ]] एक विशेष प्रकार का '''विद्युत नेटवर्क''' है, जिसमें केवल स्रोत (वोल्टेज या करंट), रैखिक गांठ वाले तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर, इंडक्टर्स) और रैखिक वितरित तत्व (ट्रांसमिशन लाइन) का गुण होता है। जो सिग्नल रैखिक रूप से [[सुपरइम्पोजेबल]] होते हैं। डीसी प्रतिक्रिया, एसी प्रतिक्रिया और क्षणिक प्रतिक्रिया निर्धारित करने के लिए लाप्लास ट्रांसफॉर्म जैसे शक्तिशाली आवृत्ति डोमेन विधियों का उपयोग करके उनका अधिक सरलता से विश्लेषण किया जाता है।
'''विद्युत नेटवर्क''' [[ इलेक्ट्रॉनिक घटक |इलेक्ट्रॉनिक घटकों]] (जैसे [[ बैटरी (बिजली) |बैटरी]], प्रतिरोधक, [[ प्रारंभ करनेवाला |इन्डक्टर्स]], [[ संधारित्र |संधारित्र]], [[ बदलना |स्विच]], [[ ट्रांजिस्टर |ट्रांजिस्टर]]) का इंटरकनेक्शन का मॉडल है। जिसमें [[ विद्युत तत्व |विद्युत तत्व]] (जैसे [[ वोल्टेज स्रोत |वोल्टेज स्रोत]], [[ वर्तमान स्रोत |वर्तमान स्रोत]], विद्युत प्रतिरोध, चालन, [[ अधिष्ठापन |इनडक्टेन्स]] और [[ समाई |कैपासिटेन्स]] सम्मिलित हैं। विद्युत परिपथ एक ऐसा नेटवर्क है, जिसमें एक बंद लूप होता है। जो वर्तमान के लिए रिवर्स परिपथ प्रदान करता है। [[ रैखिक सर्किट |रैखिक परिपथ]] एक विशेष प्रकार का '''विद्युत नेटवर्क''' है। जिसमें केवल स्रोत (वोल्टेज या धारा ), रैखिक लम्पड तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर, इंडक्टर्स) और रैखिक वितरित तत्व (ट्रांसमिशन लाइन) का गुण होता है। जो संकेत रैखिक रूप से [[सुपरइम्पोजेबल]] होते हैं। डीसी प्रतिक्रिया, एसी प्रतिक्रिया और क्षणिक प्रतिक्रिया निर्धारित करने के लिए लाप्लास परिवर्तन जैसे शक्तिशाली आवृत्ति डोमेन विधियों का उपयोग करके अधिक सरलता से विश्लेषण किया जाता है।


प्रतिरोधक परिपथ एक ऐसा परिपथ होता है, जिसमें केवल प्रतिरोधक, आदर्श करंट और वोल्टेज स्रोत होते हैं। प्रतिरोधक परिपथ का [[ नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट) | नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत परिपथ)]] कैपेसिटर और इंडक्टर्स वाले परिपथ के विश्लेषण से कम जटिल है। यदि स्रोत स्थिर (प्रत्यक्ष धारा) स्रोत हैं। तो परिणाम एक प्रत्यक्ष धारा परिपथ है। प्रतिरोधक नेटवर्क के प्रभावी प्रतिरोध और वर्तमान वितरण गुणों को उनके ग्राफ उपायों और ज्यामितीय गुणों के संदर्भ में तैयार किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal|last=Kumar|first=Ankush|last2=Vidhyadhiraja|first2=N. S.|last3=Kulkarni|first3=G. U .|year=2017|title=Current distribution in conducting nanowire networks|journal=Journal of Applied Physics|volume=122|issue=4|pages=045101|doi=10.1063/1.4985792|bibcode=2017JAP...122d5101K}}</ref>
प्रतिरोधक परिपथ एक ऐसा परिपथ होता है, जिसमें केवल प्रतिरोधक, आदर्श धारा  और वोल्टेज स्रोत होते हैं। प्रतिरोधक परिपथ का [[ नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट) |नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत परिपथ)]] कैपेसिटर और इंडक्टर्स वाले परिपथ के विश्लेषण से कम जटिल है। यदि स्रोत स्थिर (प्रत्यक्ष धारा) हैं। तो परिणाम एक प्रत्यक्ष धारा परिपथ है। प्रतिरोधक नेटवर्क के प्रभावी प्रतिरोध और वर्तमान वितरण गुणों को उनके ग्राफ उपायों और ज्यामितीय गुणों के संदर्भ में तैयार किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal|last=Kumar|first=Ankush|last2=Vidhyadhiraja|first2=N. S.|last3=Kulkarni|first3=G. U .|year=2017|title=Current distribution in conducting nanowire networks|journal=Journal of Applied Physics|volume=122|issue=4|pages=045101|doi=10.1063/1.4985792|bibcode=2017JAP...122d5101K}}</ref>


एक नेटवर्क, जिसमें [[ सक्रिय घटक | सक्रिय घटक]] [[ इलेक्ट्रानिक्स | इलेक्ट्रानिक्स]] घटक होते हैं। उसे [[ विद्युत सर्किट | विद्युत परिपथ]] के रूप में जाना जाता है। ऐसे नेटवर्क सामान्यतः अरेखीय होते हैं और इनमें अधिक जटिल डिजाइन और विश्लेषण उपकरण की आवश्यकता होती है।
एक नेटवर्क, जिसमें [[ सक्रिय घटक |सक्रिय घटक]] [[ इलेक्ट्रानिक्स |इलेक्ट्रानिक्स]] घटक होते हैं। उसे [[ विद्युत सर्किट |विद्युत परिपथ]] के रूप में जानते हैं। ऐसे नेटवर्क सामान्यतः अरेखीय होते हैं और इनमें अधिक जटिल डिजाइन और विश्लेषण उपकरण की आवश्यकता होती है।


==वर्गीकरण==
==वर्गीकरण==


=== निष्क्रियता से ===
=== निष्क्रियता के द्वारा ===
एक सक्रिय नेटवर्क में कम से कम एक वोल्टेज स्रोत या वर्तमान स्रोत होता है। जो नेटवर्क को अनिश्चित समय तक ऊर्जा की आपूर्ति कर सकता है। [[ निष्क्रियता (इंजीनियरिंग) ]] नेटवर्क में एक सक्रिय स्रोत नहीं होता है।
सक्रिय नेटवर्क में कम से कम एक वोल्टेज स्रोत या वर्तमान स्रोत होता है। जो नेटवर्क को अनिश्चित समय तक ऊर्जा की आपूर्ति कर सकता है। [[ निष्क्रियता (इंजीनियरिंग) |निष्क्रियता (इंजीनियरिंग)]] नेटवर्क में एक सक्रिय स्रोत नहीं होता है।


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 | जनरेटर]] सम्मिलित हैं। सक्रिय तत्व परिपथ को शक्ति इंजेक्ट कर सकते हैं और विद्युत लाभ प्रदान कर सकते हैं और परिपथ के अन्दर वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं।
सक्रिय नेटवर्क में [[ विद्युत प्रभावन बल |विद्युत प्रभावन बल]] के एक या अधिक स्रोत होते हैं। ऐसे स्रोतों के व्यावहारिक उदाहरणों में [[ इलेक्ट्रिक बैटरी |इलेक्ट्रिक बैटरी]] या [[ बिजली पैदा करने वाला |जनरेटर]] सम्मिलित हैं। सक्रिय तत्व परिपथ को शक्ति इंजेक्ट कर सकते हैं और विद्युत लाभ प्रदान कर सकते हैं और परिपथ के अन्दर 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।
निष्क्रिय नेटवर्क में इलेक्ट्रोमोटिव बल का कोई स्रोत नहीं होता है। इनमें प्रतिरोधक और कैपेसिटर जैसे निष्क्रिय तत्व होते हैं।


=== रैखिकता से ===
=== रैखिकता के द्वारा ===
नेटवर्क रैखिक होता है, यदि उसके सिग्नल [[ सुपरपोजिशन प्रमेय ]] के सिद्धांत का पालन करते हैं। अन्यथा यह गैर-रैखिक है। निष्क्रिय नेटवर्क को सामान्यतः रैखिक माना जाता है। किन्तु इसके अपवाद भी हैं। उदाहरण के लिए एक लोहे के कोर के साथ इन्डक्टर को [[ संतृप्ति (चुंबकीय) ]] में संचालित किया जा सकता है। यदि एक बड़े पर्याप्त प्रवाह के साथ संचालित हो। इस क्षेत्र में इन्डक्टर का व्यवहार बहुत ही अरैखिक होता है।
नेटवर्क रैखिक होता है। यदि उसके संकेत [[ सुपरपोजिशन प्रमेय |सुपरपोजिशन प्रमेय]] के सिद्धांत का पालन करते हैं। अन्यथा यह गैर-रैखिक है। निष्क्रिय नेटवर्क को सामान्यतः रैखिक माना जाता है। किन्तु इसके अपवाद भी हैं। उदाहरण के लिए एक लोहे के कोर के साथ इन्डक्टर को [[ संतृप्ति (चुंबकीय) |संतृप्ति (चुंबकीय)]] में संचालित किया जा सकता है। यदि एक बड़े पर्याप्त प्रवाह के साथ संचालित हो। इस क्षेत्र में इन्डक्टर का व्यवहार बहुत ही अरैखिक होता है।


=== गांठ से ===
=== लम्पीनेस के द्वारा ===
असतत निष्क्रिय घटकों (प्रतिरोधों, कैपेसिटर और इंडक्टर्स) को गांठदार तत्व कहा जाता है क्योंकि उनके सभी, क्रमशः, प्रतिरोध, कैपासिटेन्स और इनडक्टन्स को एक ही स्थान पर स्थित (लम्प्ड) माना जाता है। इस प्रारूप दर्शन को [[ गांठदार-तत्व मॉडल ]] कहा जाता है और इस प्रकार प्रारूपित किए गए नेटवर्क को लम्प्ड-एलिमेंट परिपथ कहा जाता है। यह परिपथ डिजाइन करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण है। उच्च पर्याप्त आवृत्तियों पर या लंबे समय तक पर्याप्त परिपथ (जैसे [[ विद्युत शक्ति संचरण ]]) के लिए गांठदार धारणा अब नहीं रहती है क्योंकि घटक आयामों में [[ तरंग दैर्ध्य ]] का एक महत्वपूर्ण अंश होता है। ऐसी स्थितियों 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 | वितरित-तत्व परिपथ]] कहा जाता है।
असतत निष्क्रिय घटकों (प्रतिरोधों, कैपेसिटर और इंडक्टर्स) को लम्प्ड तत्व कहा जाता है क्योंकि उनके सभी, क्रमशः प्रतिरोध, कैपासिटेन्स और इनडक्टन्स को एक ही स्थान पर स्थित (लम्प्ड) माना जाता है। इस प्रारूप दर्शन को [[ गांठदार-तत्व मॉडल |लम्पड-एलिमेंट मॉडल]] कहा जाता है और इस प्रकार प्रारूपित किए गए नेटवर्क को लम्प्ड-एलिमेंट परिपथ कहा जाता है। यह परिपथ डिजाइन करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण है। उच्च पर्याप्त आवृत्तियों पर या लंबे समय तक पर्याप्त परिपथ (जैसे [[ विद्युत शक्ति संचरण |विद्युत शक्ति संचरण]] ) के लिए लम्पीनेस धारणा अब नहीं रहती है क्योंकि घटक आयामों में [[ तरंग दैर्ध्य |तरंग दैर्ध्य]] का एक महत्वपूर्ण भाग होता है। ऐसी स्थितियों के लिए एक नए डिज़ाइन मॉडल की आवश्यकता होती है। जिसे [[ वितरित-तत्व मॉडल |वितरित-तत्व मॉडल]] कहा जाता है। इस मॉडल के लिए डिज़ाइन किए गए नेटवर्क को [[ वितरित-तत्व सर्किट |डिस्ट्रीब्यूटेड एलिमेंट परिपथ]] कहा जाता है।


वितरित-तत्व परिपथ, जिसमें कुछ गांठदार घटक सम्मिलित होते हैं, वे अर्ध-लंप्ड डिज़ाइन कहलाते हैं। सेमी-लंप्ड परिपथ का एक उदाहरण [[ कॉम्लाइन फिल्टर ]] है।
वितरित-तत्व परिपथ अर्ध-लंप्ड डिज़ाइन कहलाते हैं। जिसमें कुछ लम्पड घटक सम्मिलित होते हैं। सेमी-लंप्ड परिपथ का एक उदाहरण [[ कॉम्लाइन फिल्टर |कॉम्लाइन फिल्टर]] है।


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


=== इनडिपेन्डेन्ट ===
=== स्वतंत्र ===
एक आदर्श स्वतंत्र स्रोत परिपथ 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।
आदर्श स्वतंत्र स्रोत परिपथ में उपस्थित अन्य तत्वों की देखरेख किए बिना समान वोल्टेज या धारा  बनाए रखता है। इसका मान या तो स्थिर (डीसी) या साइनसॉइडल (एसी) होता है। कनेक्टेड नेटवर्क में किसी भी बदलाव से वोल्टेज या धारा  की शक्ति नहीं बदली है।


'''<big>डिपेन्डेन्ट</big>'''
'''<big>आश्रित</big>'''


[[ आश्रित स्रोत |आश्रित स्रोत]] बिजली या वोल्टेज या करंट देने के लिए परिपथ के एक विशेष तत्व पर निर्भर करते हैं। जो कि स्रोत के प्रकार पर निर्भर करता है।
[[ आश्रित स्रोत |डिपेन्डेन्ट स्रोत]] विद्युत या वोल्टेज या धारा  देने के लिए परिपथ के विशेष तत्व पर निर्भर करते हैं। जो कि स्रोत के प्रकार पर निर्भर करता है।


==विद्युत नियम संचालित करना==
==विद्युत नियम संचालित करना                                               ==


सभी रैखिक प्रतिरोधक नेटवर्क पर कई विद्युत नियम संचालित करते हैं। इसमे सम्मिलित है:
सभी रैखिक प्रतिरोधक नेटवर्क पर कई विद्युत नियम संचालित करते हैं। इसमें से कुछ नियम सम्मिलित 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 वर्तमान नियम: नोड में प्रवेश करने वाली सभी धाराओं का योग नोड से निकलने वाली सभी धाराओं के योग के समान होता है।


* किरचॉफ का वोल्टेज नियम: एक लूप के चारों ओर विद्युत संभावित अंतर का निर्देशित योग शून्य होना चाहिए।
* किरचॉफ का वोल्टेज नियम: 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।
* ओम का नियम: प्रतिरोधक के आर-पार वोल्टेज प्रतिरोध के गुणनफल और उसमें से बहने वाली धारा के समान होता है।


* नॉर्टन का प्रमेय: वोल्टेज या वर्तमान स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल अवरोधक के समानांतर आदर्श वर्तमान स्रोत के बराबर होता है।
* नॉर्टन का प्रमेय: वोल्टेज या वर्तमान स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल अवरोधक के समानांतर आदर्श वर्तमान स्रोत के समान 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।
* थेवेनिन की प्रमेय: वोल्टेज या धारा  स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल प्रतिरोधक के साथ श्रृंखला में एकल वोल्टेज स्रोत के समान होता है।


* सुपरपोजिशन प्रमेय: कई स्वतंत्र स्रोतों के साथ रैखिक नेटवर्क में 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।
* सुपरपोजिशन प्रमेय: कई स्वतंत्र स्रोतों के साथ रैखिक नेटवर्क में 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 समान होता है।


इन नियमों को संचालित करने से समकालिक समीकरणों का एक समूब बनता है। जिसे बीजगणितीय या संख्यात्मक रूप से हल किया जा सकता है। नियमों को सामान्यतः [[ 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।
इन नियमों को संचालित करने से समकालिक समीकरणों का एक समूह बनता है। जिसे बीजगणितीय या संख्यात्मक रूप से हल किया जा सकता है। इसके नियमों को सामान्यतः [[ विद्युत प्रतिक्रिया |विद्युत प्रतिक्रिया]] वाले नेटवर्क तक बढ़ाया जा सकता है। उनका उपयोग समय, व्यय और त्रुटि उन नेटवर्क में नहीं किया जा सकता है। जिनमें गैर-रेखीय या समय-भिन्न घटक होते हैं।  


== डिजाइन के प्रकार ==
== डिजाइन के प्रकार ==
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{{see also|नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट)}}
{{see also|नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत सर्किट)}}


किसी भी इलेक्ट्रिकल परिपथ को डिजाइन करने के लिए या तो [[ एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स ]] या [[ डिजिटल सर्किट | डिजिटल परिपथ]] , [[ विद्युत अभियन्त्रण ]] को परिपथ के अन्दर सभी स्थानों पर वोल्टेज और धाराओं की जानकारी करने में सक्षम होना चाहिए। [[ जटिल संख्या ]] का उपयोग करके सरल रैखिक परिपथों का विश्लेषण हाथ से किया जा सकता है। अधिक जटिल स्थितियों में परिपथ का विश्लेषण विशेष [[ कंप्यूटर प्रोग्राम ]] या अनुमान विधियों जैसे कि पीसवाइस-रैखिक मॉडल के साथ किया जा सकता है।
किसी भी इलेक्ट्रिकल परिपथ को डिजाइन करने के लिए या तो [[ एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स |एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स]] या [[ डिजिटल सर्किट |डिजिटल परिपथ]], [[ विद्युत अभियन्त्रण |विद्युत अभियन्त्रण]] को परिपथ के अन्दर सभी स्थानों पर वोल्टेज और धाराओं की जानकारी करने में सक्षम होना चाहिए। [[ जटिल संख्या |जटिल संख्या]] का उपयोग करके सरल रैखिक परिपथों का विश्लेषण हाथ से किया जा सकता है। अधिक जटिल स्थितियों में परिपथ का विश्लेषण विशेष [[ कंप्यूटर प्रोग्राम |कंप्यूटर प्रोग्राम]] या अनुमान विधियों जैसे कि पीसवाइस-लीनियर मॉडल के साथ किया जा सकता है।


परिपथ सिमुलेशन सॉफ्टवेयर, जैसे [[ HSPICE |एचएसपीआईसीई]] (एक एनालॉग परिपथ सिम्युलेटर)<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/class/ee133/spice/HSpice.pdf|title=HSPICE|date=1999|website=HSpice|publisher=Stanford University, Electrical Engineering Department}}</ref> और [[ VHDL-एम्स | VHDL-AMS]] और [[ Verilog-एम्स | Verilog-AMS]] जैसी भाषाएं इंजीनियरों को परिपथ प्रोटोटाइप बनाने में सम्मिलित समय, व्यय और त्रुटि के संकट के बिना परिपथ डिजाइन करने की अनुमति देती हैं।
परिपथ सिमुलेशन सॉफ्टवेयर, जैसे [[ HSPICE |एचएसपीआईसीई]] (एक एनालॉग परिपथ सिम्युलेटर)<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/class/ee133/spice/HSpice.pdf|title=HSPICE|date=1999|website=HSpice|publisher=Stanford University, Electrical Engineering Department}}</ref> और [[ VHDL-एम्स |वीएचडीएच-एएमएस]] और [[ Verilog-एम्स |वेरीलॉग-एएमएस]] जैसी भाषाएं इंजीनियरों को परिपथ प्रोटोटाइप बनाने में सम्मिलित के अवरोध के बिना परिपथ डिजाइन करने की अनुमति देती हैं।


== नेटवर्क सिमुलेशन सॉफ्टवेयर ==
== नेटवर्क सिमुलेशन सॉफ्टवेयर ==
अधिक जटिल परिपथ का विश्लेषण [[ SPICE ]] या GNU परिपथ 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।
अधिक जटिल परिपथ का विश्लेषण [[ SPICE |एसपीआईईसी]] या जी एन यू परिपथ विश्लेषण पैकेज जैसे सॉफ़्टवेयर के साथ संख्यात्मक रूप से किया जा सकता है या प्रतीकात्मक रूप से [[ SapWin |SapWin]] जैसे सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके किया जा सकता है।


=== [[ ऑपरेटिंग बिंदु ]] के आसपास रैखिककरण ===
=== [[ ऑपरेटिंग बिंदु |ऑपरेटिंग बिंदु]] के पास रैखिककरण ===
जब एक नए परिपथ 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 परिपथ के प्रत्येक तत्व के माध्यम से वोल्टेज उस तत्व को नियंत्रित करने वाले वोल्टेज/वर्तमान समीकरणों के अनुरूप होते हैं। .
जब एक नए परिपथ को इन्टॉल किया जाता है, तो सॉफ्टवेयर पहले एक स्थिर स्थिति खोजने का प्रयास करता है। अर्थात् जहां सभी नोड्स किरचॉफ के वर्तमान नियम के अनुरूप होते हैं और परिपथ 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 परिपथ मैट्रिक्स को गाऊसी उन्मूलन के साथ हल किया जा सकता है।
एक बार [[ स्थिर अवस्था |स्थिर अवस्था]] समाधान मिल जाने के बाद परिपथ में प्रत्येक तत्व के संचालन बिंदु ज्ञात हो जाते हैं। एक छोटे संकेत विश्लेषण के लिए वोल्टेज और धाराओं के छोटे-संकेत अनुमान प्राप्त करने के लिए प्रत्येक गैर-रैखिक तत्व को इसके संचालन बिंदु के पास रैखिक किया जा सकता है। यह ओम के नियम का अनुप्रयोग है। परिणामी रैखिक परिपथ मैट्रिक्स को गाऊसी उन्मूलन के साथ हल किया जा सकता है।


=== टुकड़े-टुकड़े-रैखिक सन्निकटन ===
=== टुकड़े-टुकड़े-रैखिक सन्निकटन ===
[[ Simulink ]] के लिए [[ PLECS ]] इंटरफ़ेस जैसे सॉफ़्टवेयर एक परिपथ के तत्वों को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के टुकड़े-टुकड़े-रैखिक फ़ंक्शन का उपयोग करता है। परिपथ 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, किन्तु इसके चलने का समय भी बढ़ जाता है।
[[ Simulink |सिमुलिंक]] के लिए [[ PLECS |पीएलईसीएस]] इंटरफ़ेस जैसे सॉफ़्टवेयर एक परिपथ के तत्वों को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के पीसवाइज लीनियर फलन का उपयोग करता है। परिपथ को डायोड मॉडलिंग गणितीय रूप से आदर्श डायोड के पूर्णतयः रैखिक नेटवर्क के रूप में माना जाता है। प्रत्येक 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 स्पष्टचा बढ़ जाती है। किन्तु इसके चलने का समय भी बढ़ जाता है।


==यह भी देखें==
==यह भी देखें==
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*डिजिटल परिपथ
*डिजिटल परिपथ
* ग्राउंड (बिजली)
* ग्राउंड (बिजली)
* [[ विद्युत प्रतिबाधा ]]
* [[ विद्युत प्रतिबाधा |विद्युत प्रतिबाधा]]
* [[ बाहरी विद्युत भार ]]
* [[ बाहरी विद्युत भार |लोड]]
*[[ मेमरिस्टर ]]
*[[ मेमरिस्टर |मेमरिस्टर]]
* [[ ओपन सर्किट वोल्टेज | ओपन परिपथ वोल्टेज]]
* [[ ओपन सर्किट वोल्टेज |ओपन परिपथ वोल्टेज]]
* [[ शार्ट सर्किट | शार्ट परिपथ]]
* [[ शार्ट सर्किट |शार्ट परिपथ]]
* [[ वोल्टेज ड्रॉप ]]
* [[ वोल्टेज ड्रॉप |वोल्टेज ड्रॉप]]


===प्रतिनिधित्व===
===प्रतिनिधित्व===
* [[ सर्किट आरेख | परिपथ आरेख]]
* [[ सर्किट आरेख |परिपथ आरेख]]
* योजनाबद्ध
* योजनाबद्ध
* [[ नेटलिस्ट ]]
* [[ नेटलिस्ट |नेटलिस्ट]]


=== डिजाइन और विश्लेषण के तरीके ===
=== डिजाइन और विश्लेषण के तरीके ===
* नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत परिपथ)
* नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत परिपथ)
*[[ इलेक्ट्रॉनिक्स में गणितीय तरीके ]]
*[[ इलेक्ट्रॉनिक्स में गणितीय तरीके |इलेक्ट्रॉनिक्स में गणितीय तरीके]]
* सुपरपोजिशन प्रमेय
* सुपरपोजिशन प्रमेय
* [[ टोपोलॉजी (इलेक्ट्रॉनिक्स) ]]
* [[ टोपोलॉजी (इलेक्ट्रॉनिक्स) |टोपोलॉजी (इलेक्ट्रॉनिक्स)]]
*[[ जाल विश्लेषण ]]
*[[ जाल विश्लेषण |मेस विश्लेषण]]
* [[ प्रोटोटाइप फ़िल्टर ]]
* [[ प्रोटोटाइप फ़िल्टर |प्रोटोटाइप फ़िल्टर]]


=== माप ===
=== माप ===
* [[ नेटवर्क विश्लेषक (विद्युत) ]]
* [[ नेटवर्क विश्लेषक (विद्युत) |नेटवर्क विश्लेषक (विद्युत)]]
* [[ नेटवर्क विश्लेषक (एसी पावर) ]]
* [[ नेटवर्क विश्लेषक (एसी पावर) |नेटवर्क विश्लेषक (एसी पावर)]]
*[[ निरंतरता परीक्षण ]]
*[[ निरंतरता परीक्षण |निरंतरता परीक्षण]]


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


=== विशिष्ट टोपोलॉजी ===
=== विशिष्ट टोपोलॉजी ===
* [[ ब्रिज सर्किट | ब्रिज परिपथ]]
* [[ ब्रिज सर्किट |ब्रिज परिपथ]]
* [[ एलसी सर्किट | एलसी परिपथ]]
* [[ एलसी सर्किट |एलसी परिपथ]]
* [[ आरसी सर्किट | आरसी परिपथ]]
* [[ आरसी सर्किट |आरसी परिपथ]]
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Latest revision as of 16:59, 17 May 2023

वोल्टेज स्रोत और एक प्रतिरोधक से बना एक साधारण विद्युत परिपथ। यहां , ओम के नियम के अनुसार।

विद्युत नेटवर्क इलेक्ट्रॉनिक घटकों (जैसे बैटरी, प्रतिरोधक, इन्डक्टर्स, संधारित्र, स्विच, ट्रांजिस्टर) का इंटरकनेक्शन का मॉडल है। जिसमें विद्युत तत्व (जैसे वोल्टेज स्रोत, वर्तमान स्रोत, विद्युत प्रतिरोध, चालन, इनडक्टेन्स और कैपासिटेन्स सम्मिलित हैं। विद्युत परिपथ एक ऐसा नेटवर्क है, जिसमें एक बंद लूप होता है। जो वर्तमान के लिए रिवर्स परिपथ प्रदान करता है। रैखिक परिपथ एक विशेष प्रकार का विद्युत नेटवर्क है। जिसमें केवल स्रोत (वोल्टेज या धारा ), रैखिक लम्पड तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर, इंडक्टर्स) और रैखिक वितरित तत्व (ट्रांसमिशन लाइन) का गुण होता है। जो संकेत रैखिक रूप से सुपरइम्पोजेबल होते हैं। डीसी प्रतिक्रिया, एसी प्रतिक्रिया और क्षणिक प्रतिक्रिया निर्धारित करने के लिए लाप्लास परिवर्तन जैसे शक्तिशाली आवृत्ति डोमेन विधियों का उपयोग करके अधिक सरलता से विश्लेषण किया जाता है।

प्रतिरोधक परिपथ एक ऐसा परिपथ होता है, जिसमें केवल प्रतिरोधक, आदर्श धारा और वोल्टेज स्रोत होते हैं। प्रतिरोधक परिपथ का नेटवर्क विश्लेषण (विद्युत परिपथ) कैपेसिटर और इंडक्टर्स वाले परिपथ के विश्लेषण से कम जटिल है। यदि स्रोत स्थिर (प्रत्यक्ष धारा) हैं। तो परिणाम एक प्रत्यक्ष धारा परिपथ है। प्रतिरोधक नेटवर्क के प्रभावी प्रतिरोध और वर्तमान वितरण गुणों को उनके ग्राफ उपायों और ज्यामितीय गुणों के संदर्भ में तैयार किया जा सकता है।[1]

एक नेटवर्क, जिसमें सक्रिय घटक इलेक्ट्रानिक्स घटक होते हैं। उसे विद्युत परिपथ के रूप में जानते हैं। ऐसे नेटवर्क सामान्यतः अरेखीय होते हैं और इनमें अधिक जटिल डिजाइन और विश्लेषण उपकरण की आवश्यकता होती है।

वर्गीकरण

निष्क्रियता के द्वारा

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

सक्रिय नेटवर्क में विद्युत प्रभावन बल के एक या अधिक स्रोत होते हैं। ऐसे स्रोतों के व्यावहारिक उदाहरणों में इलेक्ट्रिक बैटरी या जनरेटर सम्मिलित हैं। सक्रिय तत्व परिपथ को शक्ति इंजेक्ट कर सकते हैं और विद्युत लाभ प्रदान कर सकते हैं और परिपथ के अन्दर 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 के द्वारा

नेटवर्क रैखिक होता है। यदि उसके संकेत सुपरपोजिशन प्रमेय के सिद्धांत का पालन करते हैं। अन्यथा यह गैर-रैखिक है। निष्क्रिय नेटवर्क को सामान्यतः रैखिक माना जाता है। किन्तु इसके अपवाद भी हैं। उदाहरण के लिए एक लोहे के कोर के साथ इन्डक्टर को संतृप्ति (चुंबकीय) में संचालित किया जा सकता है। यदि एक बड़े पर्याप्त प्रवाह के साथ संचालित हो। इस क्षेत्र में इन्डक्टर का व्यवहार बहुत ही अरैखिक होता है।

लम्पीनेस के द्वारा

असतत निष्क्रिय घटकों (प्रतिरोधों, कैपेसिटर और इंडक्टर्स) को लम्प्ड तत्व कहा जाता है क्योंकि उनके सभी, क्रमशः प्रतिरोध, कैपासिटेन्स और इनडक्टन्स को एक ही स्थान पर स्थित (लम्प्ड) माना जाता है। इस प्रारूप दर्शन को लम्पड-एलिमेंट मॉडल कहा जाता है और इस प्रकार प्रारूपित किए गए नेटवर्क को लम्प्ड-एलिमेंट परिपथ कहा जाता है। यह परिपथ डिजाइन करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण है। उच्च पर्याप्त आवृत्तियों पर या लंबे समय तक पर्याप्त परिपथ (जैसे विद्युत शक्ति संचरण ) के लिए लम्पीनेस धारणा अब नहीं रहती है क्योंकि घटक आयामों में तरंग दैर्ध्य का एक महत्वपूर्ण भाग होता है। ऐसी स्थितियों 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 डिस्ट्रीब्यूटेड एलिमेंट परिपथ कहा जाता है।

वितरित-तत्व परिपथ अर्ध-लंप्ड डिज़ाइन कहलाते हैं। जिसमें कुछ लम्पड घटक सम्मिलित होते हैं। सेमी-लंप्ड परिपथ 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

आदर्श स्वतंत्र स्रोत परिपथ में उपस्थित अन्य तत्वों की देखरेख किए बिना समान वोल्टेज या धारा बनाए रखता है। इसका मान या तो स्थिर (डीसी) या साइनसॉइडल (एसी) होता है। कनेक्टेड नेटवर्क में किसी भी बदलाव से वोल्टेज या धारा की शक्ति नहीं बदली है।

आश्रित

डिपेन्डेन्ट स्रोत विद्युत या वोल्टेज या धारा देने के लिए परिपथ के विशेष तत्व पर निर्भर करते हैं। जो कि स्रोत के प्रकार पर निर्भर करता है।

विद्युत नियम संचालित करना

सभी रैखिक प्रतिरोधक नेटवर्क पर कई विद्युत नियम संचालित करते हैं। इसमें से कुछ नियम सम्मिलित है:

  • किरचॉफ का वर्तमान नियम: नोड में प्रवेश करने वाली सभी धाराओं का योग नोड से निकलने वाली सभी धाराओं के योग के समान होता है।
  • किरचॉफ का वोल्टेज नियम: लूप के चारों ओर विद्युत संभावित अंतर का निर्देशित योग शून्य होना चाहिए।
  • ओम का नियम: प्रतिरोधक के आर-पार वोल्टेज प्रतिरोध के गुणनफल और उसमें से बहने वाली धारा के समान होता है।
  • नॉर्टन का प्रमेय: वोल्टेज या वर्तमान स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल अवरोधक के समानांतर आदर्श वर्तमान स्रोत के समान होता है।
  • थेवेनिन की प्रमेय: वोल्टेज या धारा स्रोतों और प्रतिरोधों का कोई भी नेटवर्क विद्युत रूप से एकल प्रतिरोधक के साथ श्रृंखला में एकल वोल्टेज स्रोत के समान होता है।
  • सुपरपोजिशन प्रमेय: कई स्वतंत्र स्रोतों के साथ रैखिक नेटवर्क में 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 समान होता है।

इन नियमों को संचालित करने से समकालिक समीकरणों का एक समूह बनता है। जिसे बीजगणितीय या संख्यात्मक रूप से हल किया जा सकता है। इसके नियमों को सामान्यतः विद्युत प्रतिक्रिया वाले नेटवर्क तक बढ़ाया जा सकता है। उनका उपयोग समय, व्यय और त्रुटि उन नेटवर्क में नहीं किया जा सकता है। जिनमें गैर-रेखीय या समय-भिन्न घटक होते हैं।

डिजाइन के प्रकार

Linear network analysis
Elements

ResistanceCapacitor button.svgInductor button.svgReactanceImpedanceVoltage button.svg
ConductanceElastance button.svgBlank button.svgSusceptance button.svgAdmittance button.svgCurrent button.svg

Components

Resistor button.svg Capacitor button.svg Inductor button.svg Ohm's law button.svg

Series and parallel circuits

Series resistor button.svgParallel resistor button.svgSeries capacitor button.svgParallel capacitor button.svgSeries inductor button.svgParallel inductor button.svg

Impedance transforms

Y-Δ transform Δ-Y transform star-polygon transforms Dual button.svg

Generator theorems Network theorems

Thevenin button.svgNorton button.svgMillman button.svg

KCL button.svgKVL button.svgTellegen button.svg

Network analysis methods

KCL button.svg KVL button.svg Superposition button.svg

Two-port parameters

z-parametersy-parametersh-parametersg-parametersAbcd-parameter button.svgS-parameters

किसी भी इलेक्ट्रिकल परिपथ को डिजाइन करने के लिए या तो एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स या डिजिटल परिपथ, विद्युत अभियन्त्रण को परिपथ के अन्दर सभी स्थानों पर वोल्टेज और धाराओं की जानकारी करने में सक्षम होना चाहिए। जटिल संख्या का उपयोग करके सरल रैखिक परिपथों का विश्लेषण हाथ से किया जा सकता है। अधिक जटिल स्थितियों में परिपथ का विश्लेषण विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम या अनुमान विधियों जैसे कि पीसवाइस-लीनियर मॉडल के साथ किया जा सकता है।

परिपथ सिमुलेशन सॉफ्टवेयर, जैसे एचएसपीआईसीई (एक एनालॉग परिपथ सिम्युलेटर)[2] और वीएचडीएच-एएमएस और वेरीलॉग-एएमएस जैसी भाषाएं इंजीनियरों को परिपथ प्रोटोटाइप बनाने में सम्मिलित के अवरोध के बिना परिपथ डिजाइन करने की अनुमति देती हैं।

नेटवर्क सिमुलेशन सॉफ्टवेयर

अधिक जटिल परिपथ का विश्लेषण एसपीआईईसी या जी एन यू परिपथ 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 पास रैखिककरण

जब एक नए परिपथ को इन्टॉल किया जाता है, तो सॉफ्टवेयर पहले एक स्थिर स्थिति खोजने का प्रयास करता है। अर्थात् जहां सभी नोड्स किरचॉफ के वर्तमान नियम के अनुरूप होते हैं और परिपथ 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 संकेत विश्लेषण के लिए वोल्टेज और धाराओं के छोटे-संकेत अनुमान प्राप्त करने के लिए प्रत्येक गैर-रैखिक तत्व को इसके संचालन बिंदु के पास रैखिक किया जा सकता है। यह ओम के नियम का अनुप्रयोग है। परिणामी रैखिक परिपथ मैट्रिक्स को गाऊसी उन्मूलन के साथ हल किया जा सकता है।

टुकड़े-टुकड़े-रैखिक सन्निकटन

सिमुलिंक के लिए पीएलईसीएस इंटरफ़ेस जैसे सॉफ़्टवेयर एक परिपथ के तत्वों को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के पीसवाइज लीनियर फलन का उपयोग करता है। परिपथ को डायोड मॉडलिंग गणितीय रूप से आदर्श डायोड के पूर्णतयः रैखिक नेटवर्क के रूप में माना जाता है। प्रत्येक 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 स्पष्टचा बढ़ जाती है। किन्तु इसके चलने का समय भी बढ़ जाता है।

यह भी देखें

प्रतिनिधित्व

डिजाइन और विश्लेषण के तरीके

माप

सादृश्य

विशिष्ट टोपोलॉजी

संदर्भ

  1. Kumar, Ankush; Vidhyadhiraja, N. S.; Kulkarni, G. U . (2017). "Current distribution in conducting nanowire networks". Journal of Applied Physics. 122 (4): 045101. Bibcode:2017JAP...122d5101K. doi:10.1063/1.4985792.
  2. "HSPICE" (PDF). HSpice. Stanford University, Electrical Engineering Department. 1999.



डी: नेटज़वर्क (इलेक्ट्रोटेक्निक)