Tópicos:
- Cronograma de substituição de Thevenin
- Esquema 1
- Esquema 2
Cronograma de substituição de Thevenin:
O teorema de Thévenin é uma ferramenta amplamente utilizada para simplificar circuitos complexos. Qualquer circuito com uma ou mais fontes de tensão com um número resistores, pode ser substituído por 1 fonte de tensão Eth e 1 resistência interna Rth. O Eth e o Rth calculados são importantes para determinar, em última análise, as tensões nos resistores e a corrente no circuito.
Esquema 1:
Um cronograma de substituição de Thevenin é mostrado abaixo. Eth representa a fonte de tensão e Rth representa a resistência de substituição. Qualquer esquema com múltiplas fontes de tensão e múltiplos resistores pode ser simplificado neste esquema.
Este esquema com 2 fontes de tensão e 3 resistores é calculado e simplificado no esquema de substituição de Thevenin. Nas próximas etapas, as tensões e correntes no diagrama são calculadas para determinar a tensão UAB (a tensão nos pontos A e B).
Etapa 1:
Certo resistência de substituição do diagrama abaixo, onde UB2 está em curto-circuito. As fórmulas mostram o efeito da resistência de substituição e da corrente.
Curto-circuito em uma fonte de tensão. Neste caso Ub2 (veja imagem abaixo). Remova a fonte de tensão do diagrama. A corrente de 1 A flui da fonte de tensão Ub0,8. Primeiro, a tensão no resistor R1 deve ser calculada, porque a corrente a encontra primeiro.
É importante não calcular UR2 da mesma forma que UR1, pois a tensão UR1 ainda precisa ser subtraída. Isso ocorre porque a tensão é perdida pelos consumidores. No início do diagrama a tensão é de 12 Volts, mas quando o sinal negativo é atingido a tensão deve ser de 0 Volts. Este não é o caso da eletricidade! Toda a corrente que sai da bateria é distribuída por todo o circuito e volta junto no negativo da bateria.
Etapa 2:
Aqui Ub1 foi removido do diagrama e Ub2 foi substituído. Agora a resistência e a corrente de substituição devidas a Ub2 devem ser determinadas.
Etapa 3:
Agora é hora de restaurar a programação ao seu estado original:
A direção do fluxo de ambos os diagramas é mostrada; o verde do primeiro e o vermelho do segundo diagrama. Se as direções do fluxo forem opostas (as setas estiverem voltadas uma para a outra), então haverá um fluxo resultante.
0,2 A para a direita e 0,8 A para a esquerda: garante que 0,6 A vá para a esquerda (simplesmente subtraindo 0,8 e 0,2).
0,4 A para a direita e 0,4 A para a esquerda: anulam-se. A corrente resultante é 0.
A corrente no resistor R2 é conhecida. Agora a tensão UAB pode ser medida. A tensão UAB é paralela a R2, então eles são iguais. Em princípio, a tensão resultante em R2 agora também é medida: UAB = UR2.
Etapa 4:
Para criar um cronograma de substituição de Thevenin, a etapa 4 ainda precisa ser executada. A abertura do UAB é conhecida. Isso também é chamado de tensão de terminal aberto, Eth ou Uth (Eth é usado neste exemplo de cálculo). Eth representa a cepa Thévenin.
Calcule Rth:
É conhecido. Portanto, no cronograma final de substituição de Thevenin, Eth e Rth devem ser indicados:
O diagrama abaixo mostra o cronograma de substituição de Thevenin conforme pretendido oficialmente. Qualquer esquema com uma ou mais fontes de tensão e resistores pode ser simplificado neste esquema:
Eth = 6 volts
Rth = 3,3 kΩ
Esquema 2:
Abaixo segue um diagrama com 2 fontes de tensão (Ub1 de 12,6v e Ub2 de 16,8v). A tensão UAB deve ser determinada (ou seja, a tensão nos pontos azuis). As etapas a seguir calculam as tensões nos resistores e as correntes em todo o circuito. A tensão entre A e B pode então ser calculada novamente.
Curto-circuito na fonte de tensão 1. Neste caso Ub2. Remova a fonte de tensão do diagrama. A corrente de 1 A flui da fonte de tensão Ub1,5. Primeiro, a tensão no resistor R1 deve ser calculada, porque a corrente a encontra primeiro.
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Etapa 2:
Determine a resistência de substituição no diagrama abaixo. Aqui Ub1 foi removido do diagrama e Ub2 foi substituído. Neste caso, o resistor de substituição é novamente
Etapa 3:
Agora é hora de restaurar a programação ao seu estado original:
Com estes dados a tensão UAB pode ser calculada. Uma corrente de 0,7mA flui através do resistor R1 de 3,5kΩ. Como a parte esquerda do diagrama (a parte de Ub1) é um circuito fechado, o UAB é calculado com a tensão de Ub1. O Ub2 não participa agora, porque este é mais um círculo fechado. Isto é fácil de ver aplicando Kirchhoff: Todas as tensões num circuito fechado são iguais a 0. Podemos provar isto:
Calcule a tensão UAB:
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