sähkömallit

Sähkömallit ovat matemaattisia tai graafisia esityksiä sähköilmiöistä ja sähköjärjestelmistä, joiden avulla voidaan analysoida ja ennustaa niiden käyttäytymistä. Niitä käytetään sekä opetuksessa että suunnittelussa sekä simuloinnissa sähköverkoista, elektroniikasta ja automaatiosta.

Mallien tyypit jakautuvat usein lumped-parameter malleihin, jotka kuvaavat järjestelmän tilamuuttujia pienellä määrällä parametrejä (vastukset, kapasitaatiot, induktanssit), sekä distributed-parameter malleihin, jotka käsittelevät jatkuvaa jakautumista esimerkiksi johdotusten tai jakeluverkkojen ominaisuuksissa. Lisäksi mallit voivat olla lineaarisia tai epälineaarisia, ja ne voidaan tarkastella aikadomainissa tai taajuusdomainissa.

Esimerkkejä yleisistä malleista ovat RC-, RL- ja RLC-circuits sekä Thevenin- ja Norton-yhteenvetot. Ohmin lain ja Kirchhoffin lakien avulla voidaan muodostaa perusmalleja, joissa käytetään resistoreita, kondensaattoreita ja käämejä. Taajuus- ja aikadomainissa tarkastellaan malleja impedanssin ja transferfunktioiden avulla. Mallin rakentaminen alkaa järjestelmän rajojen asettamisesta, oikeiden komponenttien valinnasta sekä yhtälöiden muodostamisesta.

Käyttökohteita ja rajoitteita: Sähkömallit ovat keskeisiä suodattimien suunnittelussa, impedanssimatchingissa, transienttivasteiden analysoinnissa sekä järjestelmien stabiiliuden arvioinnissa. Tietokonepohjaisia työkaluja käytetään usein simulointiin, kuten SPICE-, MATLAB/Simulink- tai vastaavien alustojen kautta. Realistiset mallit voivat kuitenkin rajoittua komponenttien epälineaarisuuteen, parametrien vaihteluihin ja johtimien jakautuneisiin ominaisuuksiin, jotka voivat vaikuttaa tuloksiin.