Topologije strujnih krugova—Osnovni pojmovi

Električni krug je skup uređaja (elemenata) i njihovih spojnih žica kroz koje može teći električna struja. Svi elementi električnih kola zajednički u pasivnom i aktivnom.

Aktivni elementi pretvaraju različite vrste energije (mehaničku, kemijsku, svjetlosnu itd.) u električnu. U pasivnim uređajima električna energija se pretvara u druge vrste energije. Aktivni elementi nazivaju se izvori, pasivni potrošači ili prijemnici.

U teoriji sklopova razmatraju se idealizirani modeli električnih elemenata. Ovo čini opis elemenata što jednostavnijim. Složeniji, stvarni elementi modelirani su iz skupa idealiziranih elemenata.

Glavni pasivni elementi električnih krugova su otpornik (otpornički element), induktor (induktivni element) i kondenzator (kapacitivni element). Elementi su ugrađeni u električni krug za stvaranje napona i struje zadane vrijednosti i oblika (vidi - Električni krug i njegovi elementi).

Električni krug se sastoji od grana i čvorova. Podružnica — ovo je dio električnog kruga (kruga) kroz koji teče ista struja. Čvor — spoj tri ili više grana. Na električnoj shemi čvor je označen točkom (slika 1).

Riža. 1. Definirajte čvor u dijagramu

Ako je potrebno, čvorovi dijagrama su numerirani s lijeva na desno od vrha do dna.

Na sl. 2 prikazuje otporno-kapacitivnu granu u kojoj teče struja iC.

Riža. 2. Otporno-kapacitivna grana

Može se dati još jedna definicija grane — to je dio kruga između dva susjedna čvora (čvorovi (1) i (2) na slici 2).

Lanac Postoji li neki zatvoreni put u električnom krugu. Krug se može zatvoriti bilo kojim granama, uključujući i uvjetne grane čiji je otpor jednak beskonačnosti.

Na sl. Slika 3 prikazuje razgranati električni krug koji se sastoji od tri grane.

Riža. 3. Električni krug s dva kruga

Na dijagramu su prikazana tri kruga, a krug I je zatvoren granom beskonačnog otpora. Ova grana je označena kao napon tiLC.

Za krug na Sl. 3 moguće je sastaviti mnogo petlji koje su zatvorene stvarnim ili uvjetnim granama, ali za izračun električnog šuma koristi se koncept «neovisne petlje». Broj neovisnih petlji strujnog kruga uvijek je postavljen kao minimum potreban za izračun.

Nezavisni strujni krugovi su uvijek zatvoreni, ali grane koje imaju otpor koji nije jednak beskonačnosti, a svaki nezavisni krug uključuje najmanje jednu granu koja nije uključena u druge strujne krugove. Za složene električne krugove možete odrediti broj neovisnih krugova pomoću dijagrama strujnog kruga.

Na shemi strujnog kruga naziva se uvjetni prikaz kruga u kojem je svaka grana zamijenjena segmentom linije. Artikli u poslovnicama se ne prikazuju. Na primjer, na Sl. Slika 4 prikazuje strujni krug grane i njegov dijagram.

Riža. 4. Razgranati električni krug: a — shema strujnog kruga, b — shema

Da biste napravili dijagram od dijagrama, morate spojiti čvorove granama bez navođenja elemenata na njima. Grane su numerirane, a smjerovi strujanja na njima označeni su strelicama. Sam graf nema fizičko značenje, ali se može koristiti za određivanje broja i vrste nezavisnih kontura. U tu svrhu priprema se "grafičko stablo".

Grafičko stablo Predstavlja graf kruga čiji su čvorovi povezani granama na takav način da nema zatvorene petlje. Može postojati nekoliko opcija za prikaz grafičkog stabla. Na sl. 5 prikazuje dvije moguće opcije za krug sa SL. 4.

Riža. 5. Grafičko stablo sheme

Broj grana koje nedostaju u stablu grafa jednak je broju neovisnih petlji sklopa. U primjeru, to su tri grane, tri neovisne petlje. Konfiguracija neovisnih petlji može se dobiti sekvencijalnim povezivanjem čvorova stabla grafa s granama koje nisu navedene na stablu grafa. Na primjer, za stablo grafa na Sl. 5, a neovisne konture prikazane su na sl. 6.

Riža. 6. Određivanje nezavisnih kontura kroz stablo grafa

Odabir opcije za konfiguriranje neovisnih krugova za izračun kruga provodi se tijekom analize kruga. Treba odabrati takve konture kako bi izračun bio što jednostavniji, tj. broj zavisnih jednadžbi u sustavu je minimalan.

Topološke jednadžbe uspostavljaju odnos između napona i struja u strujnom krugu, a broj i vrsta jednadžbi ne ovisi o tome koji su elementi uključeni u grane. Topološke jednadžbe uključuju jednadžbe sastavljene od prema Kirchhoffovim zakonima.