Modelos de circuitos equivalentes

Designers frequentemente usam modelos matemáticos para prever como os sistemas mecânicos e elétricos se comportarão. Os detalhes expressos por estes modelos, como dígitos significativos em uma equação, vão tão fundo quanto a análise exige. Determinar como as engrenagens convertem torque, por exemplo, é satisfeito com um modelo simples, geralmente apenas dois parâmetros (relação de transmissão e eficiência). Prever como uma engrenagem se comportará sob estresse, por outro lado, requer um modelo mais complexo, tipicamente de resolução de elementos finitos.

no domínio eléctrico, os modelos seguem uma ordem semelhante. O modelo de um motor de corrente alternada, por exemplo, não precisa incluir todos os últimos componentes para prever como a corrente e tensão de saída irá alimentar sua carga pretendida. Na verdade, tudo o que é necessário é uma única tensão ou fonte de corrente e um resistor equivalente — uma combinação simples que pode representar muitos circuitos complexos e multi-fontes.

superposição

uma das ferramentas mais poderosas quando modelagem de circuitos elétricos é superposição. O princípio, que se aplica a qualquer sistema linear constituído por múltiplas fontes de energia, permite que o efeito de cada fonte seja analisado independentemente. Somar os efeitos das fontes individuais trabalhando sozinhas produz o efeito líquido de todas as fontes atuando juntas. A condição de linearidade significa simplesmente que todas as variáveis do sistema estão proporcionalmente relacionadas (sem expoentes, poderes ou raízes).

isolar fontes de energia em um circuito elétrico é realizado por “desligar” todas as fontes de tensão e corrente independentes, exceto a de interesse. Todas as fontes de corrente são substituídas por circuitos abertos (representando corrente zero), enquanto todas as fontes de tensão são substituídas por curto-circuitos (tensão zero). Com todas as fontes “removidas”, os componentes restantes no circuito são mais facilmente simplificados para séries/combinações paralelas de impedância.

thevenin’s theorem

Thevenin’s theorem, based on superposition, reduces linear circuits to equivalent models consisting of a voltage source in series with a resistor. Os equivalentes de Thevenin são úteis ao analisar sistemas de potência e outros circuitos onde a resistência à carga pode mudar. Para encontrar uma tensão vT de fonte de energia de um circuito, substitua a resistência de carga por um circuito aberto. O COV de tensão de circuito aberto é simplesmente vT porque não há queda de tensão em RT quando i = 0. Para encontrar a RT de resistência equivalente à Thevenin, remova todas as fontes de energia e calcule a resistência total nos terminais de carga.

o teorema de Norton

o teorema de Norton, relacionado com o de Thevenin, afirma que um circuito linear complexo Pode reduzir a uma fonte de corrente equivalente e resistor paralelo. This is the dual of Thevenin’s theorem, where instead of voltage, equations focus on current relationships. Como tal, o primeiro passo é encontrar a corrente de origem, substituindo a carga por uma corrente curta e calculando através dela. Aqui, iN = iSC porque a corrente fonte é desviada através da carga de curto-circuito. Para encontrar a resistência equivalente RN, remover todas as fontes de energia e calcular a resistência total à carga.