Topologias de Circuito - Conceitos Básicos

Um circuito elétrico é um conjunto de dispositivos (elementos) e seus fios de conexão através dos quais uma corrente elétrica pode fluir. Todos os elementos dos circuitos elétricos compartilham em passivo e ativo.

Os elementos ativos convertem diferentes tipos de energia (mecânica, química, luminosa, etc.) em energia elétrica. Em dispositivos passivos, a energia elétrica é convertida em outros tipos de energia. Os elementos ativos são chamados de fontes, os passivos são chamados de consumidores ou receptores.

Na teoria de circuitos, modelos idealizados de elementos elétricos são considerados. Isso torna a descrição dos elementos o mais simples possível. Elementos reais mais complexos são modelados a partir de um conjunto de elementos idealizados.

Os principais elementos passivos dos circuitos elétricos são resistor (elemento resistivo), indutor (elemento indutivo) e capacitor (elemento capacitivo). Os elementos são instalados em um circuito elétrico para gerar tensão e corrente de um determinado valor e forma (ver - Circuito elétrico e seus elementos).

Um circuito elétrico consiste em ramificações e nós. Filial — esta é uma seção de um circuito elétrico (circuito) através do qual a mesma corrente flui. Um nó — conexão de três ou mais ramais. No esquema elétrico, o nó é indicado por um ponto (Fig. 1).

Arroz. 1. Defina o nó no diagrama

Se necessário, os nós do diagrama são numerados da esquerda para a direita de cima para baixo.

Na fig. 2 mostra o ramo resistivo-capacitivo no qual a corrente iC flui.

Arroz. 2. Ramo resistivo-capacitivo

Outra definição de ramo pode ser dada — é uma seção de um circuito entre dois nós adjacentes (nós (1) e (2) na Fig. 2).

Corrente Existe algum caminho fechado no circuito elétrico. O circuito pode ser fechado por quaisquer ramificações, incluindo ramificações condicionais cuja resistência é igual ao infinito.

Na fig. 3 mostra um circuito elétrico ramificado que consiste em três ramificações.

Arroz. 3. Circuito elétrico com dois circuitos

O diagrama mostra três circuitos, e o circuito I é fechado por um ramo de resistência infinita. Este ramo é indicado como tensão tiLC.

Para o circuito da Fig. 3 é possível compor muitos loops que são fechados por ramos reais ou condicionais, mas para o cálculo do ruído elétrico é utilizado o conceito de «loop independente». O número de loops de circuito independentes é sempre definido como o mínimo necessário para o cálculo.

Circuitos independentes são sempre fechados, mas ramificações que possuem uma resistência não igual ao infinito, e cada circuito independente inclui pelo menos uma ramificação que não está incluída em outros circuitos. Para circuitos elétricos complexos, você pode determinar o número de circuitos independentes usando o diagrama de circuito.

No diagrama do circuito chama-se uma representação condicional do circuito, na qual cada ramo é substituído por um segmento de linha. Os itens nas filiais não são exibidos. Por exemplo, na FIG. 4 mostra um circuito derivado e seu diagrama.

Arroz. 4. Circuito elétrico ramificado: a — diagrama do circuito, b — diagrama

Para fazer um diagrama de um diagrama, você deve conectar os nós com linhas de ramificação sem especificar elementos neles. Os ramos são numerados e as direções das correntes neles são indicadas por setas. O gráfico em si não tem significado físico, mas pode ser usado para determinar o número e o tipo de contornos independentes. Para isso, é preparada uma "árvore gráfica".

árvore gráfica Ele representa o gráfico de um circuito cujos nós são conectados por ramificações de tal forma que nenhum loop fechado resulta. Pode haver várias opções para exibir uma árvore gráfica. Na fig. 5 mostra duas opções possíveis para o circuito da FIG. 4.

Arroz. 5. Árvore gráfica do esquema

O número de ramificações ausentes na árvore do grafo é igual ao número de loops independentes do circuito. No exemplo, são três ramificações, três loops independentes. A configuração de loops independentes pode ser obtida conectando sequencialmente os nós da árvore do grafo com ramos não especificados na árvore do grafo. Por exemplo, para a árvore gráfica da Fig. 5, e os contornos independentes são mostrados na fig. 6.

Arroz. 6. Determinação de contornos independentes através da árvore gráfica

A seleção de uma opção para configurar circuitos independentes para cálculo do circuito é realizada durante a análise do circuito. Você deve escolher esses contornos para que o cálculo seja o mais simples possível, ou seja, o número de equações dependentes no sistema é mínimo.

As equações topológicas estabelecem uma relação entre tensões e correntes em um circuito, e o número e o tipo de equações não dependem de quais elementos estão incluídos nos ramos. As equações topológicas incluem equações compostas por de acordo com as leis de Kirchhoff.