บัญชีแรงดันรอบวงจรช่วยอธิบายไฟที่โหลดได้รับอย่างไร

เมื่อแรงดันที่โหลดต่ำกว่าที่คาด การจดเพียงตัวเลขปลายทางยังไม่บอกว่าเกิดจากแหล่งจ่ายหรือทางเดินไฟ การทำบัญชีแรงดันหมายถึงการแบ่งวงจรเป็นช่วงแล้วตรวจว่าความต่างศักย์รวมสอดคล้องกันหรือไม่ เป็นการฝึกจัดข้อมูลก่อนวิเคราะห์สาเหตุ ไม่ใช่การตั้งค่าแรงดันตกที่ยอมรับได้แบบเดียวสำหรับรถทุกคัน

เดินครบวงแล้วต้องกลับมาที่ศักย์เดิม

กฎแรงดันของเคอร์ชอฟฟ์ใช้ผลรวมเชิงเครื่องหมายของแรงดันรอบลูปเป็นศูนย์ ในวงจร DC พื้นฐานที่มีแหล่งจ่ายเดียวและส่วนรับพลังงาน เราเขียนให้อ่านง่ายได้ว่าแรงดันแหล่งจ่ายเท่ากับแรงดันตกด้านจ่าย บวกแรงดันคร่อมโหลด บวกแรงดันตกด้านกลับ แต่ละพจน์ต้องเป็นช่วงที่เรียงต่อกันโดยไม่ทับและไม่เว้นช่องว่าง จึงจะเป็นบัญชีรอบลูปเดียวกัน

การบอกว่าแรงดันหายไปเป็นภาษาย่อ แรงดันไม่ได้เป็นสิ่งที่ถูกใช้จนสูญหาย แต่เป็นส่วนต่างศักย์ของแต่ละช่วง พลังงานที่ส่วนตัวนำรับเปลี่ยนเป็นความร้อนตามกระแสและแรงดันของช่วงนั้น ส่วนโหลดใช้พลังงานตามหน้าที่ ความต่างศักย์ทุกส่วนจึงยังสัมพันธ์กัน แม้บางส่วนเป็นความสูญเสียที่เราไม่ต้องการ

1. 1
   ด้านจ่าย

   แยกช่วงสายกับสวิตช์โดยปลายช่วงหนึ่งตรงกับต้นช่วงถัดไป

2. 2
   คร่อมโหลด

   ใช้แรงดันระหว่างขั้วโหลด ไม่ใช้ศักย์ขาเข้าเทียบฐานแทน

3. 3
   ด้านกลับ

   นับจนถึงขั้วลบแหล่งจ่าย และอย่าบวกช่วงกว้างซ้ำกับช่วงย่อย

4. 4
   รวมสภาวะเดียว

   ค่าจากตอนโหลดหยุดกับตอนทำงานอาจนำมารวมในบัญชีเดียวกันไม่ได้

บัญชีแรงดันต้องใช้คู่จุดต่อเนื่องและข้อมูลสภาวะเดียวกัน

ตัวอย่างสมมติ: รวมด้านจ่าย โหลด และด้านกลับ

กำหนดวงจรสมมติที่แรงดันขั้วแหล่งจ่ายเท่ากับ 12.8 โวลต์ในสภาวะเดียวกัน ด้านจ่ายแบ่งเป็นช่วงแรก 0.15 โวลต์ ช่วงสวิตช์ 0.20 โวลต์ และช่วงก่อนโหลด 0.25 โวลต์ ด้านกลับรวม 0.40 โวลต์ ผลรวมส่วนที่อยู่นอกโหลดเป็น 1.00 โวลต์ ดังนั้นโหลดต้องได้รับ 11.8 โวลต์ในแบบจำลองนี้ ตัวเลขทั้งหมดเป็นโจทย์สร้างขึ้น ไม่ใช่ช่วงค่าปกติของฟิวส์ สวิตช์ หรือสายรุ่นใด

ถ้าข้อมูลอีกชุดรายงานแรงดันโหลด 11.1 โวลต์ แต่ยังอ้างช่วงสายทั้งหมดเท่าเดิม จะรวมได้เพียง 12.1 โวลต์ เหลือส่วนต่าง 0.7 โวลต์ที่บัญชียังอธิบายไม่ได้ สิ่งแรกที่ควรทำคือถามว่ามีช่วงจุดต่อถูกเว้นไว้หรือไม่ หรือแรงดันแหล่งจ่ายกับแรงดันโหลดมาจากต่างเวลา ไม่ควรประกาศว่าพลังงานหายผิดกฎหรือโหลดเสียจากส่วนต่างนี้ทันที

ถ้าตรวจข้อมูลแล้วพบว่าค่า 12.8 โวลต์เป็นตอนหยุดโหลด แต่ในขณะชุดค่าที่เหลือเกิดขึ้น แหล่งจ่ายมีเพียง 12.1 โวลต์ ยอดจะตรงกันโดยไม่ต้องเพิ่มจุดสูญเสียสมมติ นี่ไม่ได้ยืนยันว่าแหล่งจ่ายปกติหรือเสีย เพราะต้องมีเกณฑ์ของระบบประกอบ แต่แสดงว่าการใช้ข้อมูลคนละสภาวะสามารถสร้างความขัดแย้งทางตัวเลขขึ้นเองได้

ส่วนแบ่งแรงดันช่วยจัดลำดับคำถาม ไม่ได้ระบุตัวเสียอัตโนมัติ

ในชุดแรก ด้านจ่ายรวม 0.6 โวลต์และด้านกลับ 0.4 โวลต์ เรารู้ว่าส่วนแบ่งนอกโหลดมาจากทั้งสองด้าน แต่ยังไม่ควรสรุปว่าด้านจ่ายต้องผิดปกติเพราะตัวเลขมากกว่า ทางเดินนั้นอาจยาวกว่า มีจุดต่อมากกว่า หรือมีส่วนประกอบที่ตั้งใจให้เกิดแรงดันคร่อม ต้องเทียบกับการออกแบบและสถานะกระแส การจัดบัญชีบอกว่าควรไปอ่านข้อมูลส่วนไหนเพิ่ม ไม่ใช่แทนข้อมูลพิกัด

หากทราบกระแสสมมติคงที่ 2 แอมป์ในชุดแรก กำลังที่ส่วนด้านจ่ายรับเป็น 1.2 วัตต์ ด้านกลับ 0.8 วัตต์ และโหลด 23.6 วัตต์ รวม 25.6 วัตต์ตรงกับ 12.8 คูณ 2 การแปลงเป็นกำลังนี้ช่วยเห็นผลด้านพลังงาน แต่ยังไม่บอกอุณหภูมิของสวิตช์ เพราะการกระจายความร้อนและพื้นที่สัมผัสไม่ได้อยู่ในข้อมูล

1. 1
   รวมด้านจ่าย

   0.15 + 0.20 + 0.25 = 0.60 โวลต์

2. 2
   รวมส่วนสูญเสีย

   ด้านจ่าย 0.60 บวกด้านกลับ 0.40 = 1.00 โวลต์

3. 3
   แรงดันโหลด

   12.8 − 1.0 = 11.8 โวลต์ตามข้อมูลชุดเดียวกัน

4. 4
   ทวนกำลัง

   ที่กระแส 2 แอมป์ ได้ 1.2 + 23.6 + 0.8 = 25.6 วัตต์ เท่ากับ 12.8 × 2

ค่าทุกช่วงเป็นสถานการณ์สมมติสำหรับตรวจความสอดคล้อง

วิธีนำไปใช้สร้างรายการช่วงที่ตรวจย้อนกลับได้

1. กำหนดจุดเริ่มและจุดจบเป็นขั้วของแหล่งจ่าย แล้วเรียงชื่อช่วงด้านจ่าย โหลด และด้านกลับให้ครบ
2. เขียนชื่อปลายทั้งสองของแรงดันแต่ละค่า ห้ามใช้เพียงชื่ออุปกรณ์หากไม่รู้ว่าคร่อมช่วงไหน
3. ตรวจว่าปลายช่วงหนึ่งตรงกับต้นช่วงถัดไป และไม่มีช่วงกว้างครอบช่วงย่อยที่นับซ้ำอยู่แล้ว
4. แยกข้อมูลคนละสถานะเป็นคนละบัญชี พร้อมบันทึกสิ่งที่ยังไม่ทราบแทนการเติมค่าเพื่อให้ยอดตรง

ตัวอย่างการนับซ้ำคือมีค่าแรงดันตกจากแบตเตอรี่ถึงขาโหลดทั้งช่วงอยู่แล้ว แต่ยังนำค่าแรงดันคร่อมสวิตช์ที่อยู่ในช่วงนั้นมาบวกอีก ผลรวมจะสูงเกินจริง การแบ่งที่ดีอาจเลือกใช้ช่วงใหญ่เพื่อดูภาพรวม หรือใช้ช่วงย่อยเพื่อระบุตำแหน่ง แต่ไม่ใช้ทั้งคู่ในยอดเดียวกันโดยไม่หักส่วนซ้อน การมีชื่อจุดกำกับทำให้เห็นปัญหานี้ง่ายกว่าการจดรายการตัวเลขลอย ๆ

ข้อผิดพลาดและขอบเขตของบัญชีแรงดัน

หากแหล่งจ่ายหรือกระแสเปลี่ยนเร็ว การนำค่าที่เกิดคนละขณะมารวมอาจไม่ตรงแม้วงจรไม่มีส่วนใดผิดปกติ บทนี้พิจารณา DC คงตัวและข้อมูลที่เข้าคู่กัน ไม่ครอบคลุมการวิเคราะห์แรงดันเหนี่ยวนำช่วงสวิตช์หรือสัญญาณความถี่สูง อีกทั้งวงจรที่มีแหล่งจ่ายหลายตัวต้องรวมเครื่องหมายของแต่ละแหล่ง ไม่ใช้รูปแบบแหล่งจ่ายเดียวโดยอัตโนมัติ

การทำให้ยอดตรงไม่ได้ยืนยันสุขภาพวงจร เพราะวงจรที่มีขั้วต่อเสียก็ยังต้องสอดคล้องกับสมการทางไฟฟ้าได้เช่นกัน และการมีส่วนต่างไม่ได้ยืนยันอุปกรณ์เสีย อาจเป็นเพียงข้อมูลขาดหรือความคลาดเคลื่อน ข้อสรุปเชิงซ่อมต้องอาศัยข้อมูลเฉพาะรถประกอบ ไม่ควรใช้ตัวเลขในบทเป็นเหตุให้ข้ามรีเลย์ เปลี่ยนฟิวส์ หรือเพิ่มทางกราวด์

ตรวจสอบผลด้วยการเดินลูปกลับทิศ

กำหนดทิศเดิมจากขั้วลบผ่านแหล่งจ่ายขึ้นขั้วบวกแล้วผ่านโหลดกลับ จะได้ 12.8 ลบ 0.15 ลบ 0.20 ลบ 0.25 ลบ 11.8 ลบ 0.40 เท่ากับศูนย์ หากเดินกลับทิศ เครื่องหมายทุกส่วนต้องกลับและยังรวมได้ศูนย์เช่นกัน การฝึกนี้ช่วยจับข้อผิดพลาดที่บางคนเปลี่ยนทิศคร่อมช่วงเดียวแล้วลืมกลับเครื่องหมาย

สำหรับรายงานจริง ให้ปิดบัญชีด้วยข้อความว่าครอบคลุมช่วงใดและยังขาดอะไร เช่น ชุดข้อมูลสอดคล้องภายใต้สถานะโหลดที่กำหนด แต่ยังไม่มีข้อกำหนดแรงดันยอมรับได้ของอุปกรณ์ การระบุเช่นนี้ทำให้ผู้อ่านไม่เข้าใจผิดว่ายอดตรงหมายถึงผ่านการตรวจสภาพทั้งหมด และช่วยแยกการตรวจความสอดคล้องทางคณิตศาสตร์ออกจากการตัดสินความเหมาะสมในการใช้งาน