Cálculo de circuitos de corrente contínua
Cálculo de circuitos DC simples
Transformações equivalentes em um circuito elétrico significam substituir alguns elementos por outros de forma que os processos eletromagnéticos nele não mudem e o circuito seja simplificado. Um dos tipos dessas transformações é a substituição de vários consumidores conectados em série ou em paralelo por um equivalente.
Vários consumidores conectados em série podem ser substituídos por um e sua resistência equivalente é igual à soma das resistências dos consumidores, incluído em uma série… Para n usuários, você pode escrever:
rе = r1 + r2 + … + rn,
onde r1, r2, …, rn são as resistências de cada um dos n consumidores.
Quando n consumidores são conectados em paralelo, a condutividade equivalente ge é igual à soma das condutividades dos elementos individuais conectados em paralelo:
ge = g1 + g2 + … + gn.
Dado que a condutância é o recíproco da resistência, a resistência equivalente pode ser determinada pela expressão:
1 / rе = 1 / r1 + 1 / r2 + … + 1 / rn,
onde r1, r2, …, rn são as resistências de cada um dos n consumidores conectados em paralelo.
No caso particular onde dois consumidores r1 e r2 são conectados em paralelo, a resistência equivalente do circuito é:
rе = (r1 x r2) / (r1 + r2)
Transformações em circuitos complexos onde não há forma aparente conexão serial e paralela (Figura 1), comece substituindo os elementos incluídos no circuito delta original por elementos equivalentes conectados em estrela.
Figura 1. Transformação dos elementos do circuito: a — conectados por um triângulo, b — em uma estrela equivalente
Na Figura 1, um triângulo de elementos é formado pelos usuários r1, r2, r3. Na Figura 1b, este triângulo é substituído por elementos equivalentes conectados em estrela ra, rb, rc. Para evitar que os potenciais mudem nos pontos a, b do circuito, as resistências de usuários equivalentes são determinadas pelas expressões:
A simplificação do circuito original também pode ser feita substituindo os elementos conectados em estrela por um circuito no qual os usuários ligados por um triângulo.
No esquema mostrado na figura 2, a, é possível separar uma estrela formada pelos consumidores r1, r3, r4. Esses elementos estão incluídos entre os pontos c, b, d. Na Figura 2b, entre esses pontos existem consumidores equivalentes rbc, rcd, rbd conectados por um triângulo. As resistências de consumidores equivalentes são determinadas pelas expressões:
Figura 2.Transformação dos elementos do circuito: a — em estrela, b — em um triângulo equivalente
Uma simplificação adicional dos esquemas mostrados nas Figuras 1, b e 2, b pode ser feita substituindo as seções por conexões seriais e paralelas de elementos de seus consumidores equivalentes.
Na implementação prática do método de cálculo de um circuito simples por meio de transformações, identificam-se no circuito seções com ligação paralela e série de consumidores e, a seguir, calculam-se as resistências equivalentes dessas seções.
Se não houver tais seções explicitamente no circuito original, então, aplicando as transições descritas acima do triângulo de elementos para a estrela ou da estrela para o triângulo, elas se manifestam.
Essas operações simplificam o circuito. Aplicando-os várias vezes, chegam a uma forma com uma fonte e um consumidor equivalente de energia. Além disso, aplicativo Leis de Ohm e Kirchhoff, cálculo de correntes e tensões em seções de circuitos.
Cálculo de circuitos CC complexos
Durante o cálculo de um circuito complexo, é necessário determinar alguns parâmetros elétricos (principalmente correntes e tensões nos elementos) com base nos valores iniciais especificados na declaração do problema. Na prática, vários métodos são usados para calcular tais esquemas.
Para determinar as correntes de ramificação, você pode usar: um método baseado em aplicação direta leis de Kirchhoff, método do ciclo atual, método das tensões nodais.
Para verificar a exatidão do cálculo das correntes, é necessário fazer saldo de capacidade… De lei da conservação da energia segue-se que a soma algébrica das potências de todas as fontes de alimentação no circuito é igual à soma aritmética das potências de todos os usuários.
A potência de uma fonte de energia é igual ao produto de sua fem pela quantidade de corrente que flui através dessa fonte. Se a direção da fem e a corrente na fonte coincidirem, a potência é positiva. Caso contrário, é negativo.
A potência do consumidor é sempre positiva e é igual ao produto do quadrado da corrente no consumidor pelo valor de sua resistência.
Matematicamente, o equilíbrio de poder pode ser escrito da seguinte forma:
onde n é o número de fontes de alimentação no circuito; m é o número de usuários.
Se o equilíbrio de energia for mantido, o cálculo atual está correto.
No processo de elaboração do balanço de energia, você pode descobrir em que modo a fonte de alimentação está funcionando. Se sua energia for positiva, ele fornecerá energia a um circuito externo (como uma bateria em modo de descarga). Com um valor negativo da potência da fonte, esta consome energia do circuito (bateria em modo de carga).