1.4 Resolución de circuitos

Universidad Carlos III de Madrid 1.4 Resolución de circuitos z Método de las tensiones en nodos 1. Marcar y etiquetar los nodos esenciales a R1 v(

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Universidad Carlos III de Madrid

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las tensiones en nodos 1. Marcar y etiquetar los nodos esenciales a

R1

v(t )

+ +



Datos: v(t ), i(t ), R1, R 2, R3, R 4

+ R2

va −

b

R3

c

vb

R4

i (t )



2. Elegir nodo de referencia (su voltaje relativo es 0 V) …

Generalmente, se elige aquel al que se conectan más ramas

3. Definir voltajes en nodos respecto al nodo de referencia 4. Aplicar Ley de corrientes de Kirchhoff en cada nodo

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las tensiones en nodos 4. Aplicar Ley de corrientes de Kirchhoff en cada nodo a

R1

+

V

+

+ R2

va



− R1

+

+

i1

V −

a

R4

vb

I



c

R3

+

i R2 3

va

b

R3

Nodo a:

…

vb

i2





i1 − i2 + i3 = 0 V − va v i1 = i2 = a R1 R2

i3 =

⎛ 1 ⎛ 1 ⎞ V 1 1 ⎞ + ⎟ − vb ⎜ ⎟ = va ⎜ + R R R 2 3 ⎠ ⎝ 1 ⎝ R3 ⎠ R1 1 ecuación, 2 incógnitas

…

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las tensiones en nodos 4. Aplicar Ley de corrientes de Kirchhoff en cada nodo a

R1

+

− R3

+

+ i3

va −

c

vb

R4

I



I

b

vb

+ R2

va



b

R3

+

V

vb − va R3

Nodo b:

… R4

i4



I − i3 − i4 = 0 v −v v i3 = b a i4 = b R3 R4

⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 1 ⎞ −va ⎜ ⎟ + vb ⎜ + ⎟ = I ⎝ R3 ⎠ ⎝ R3 R4 ⎠ 1 ecuación, 2 incógnitas

…

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las tensiones en nodos 5. Resolver ecuaciones …

Nº Ecuaciones = Nº nodos esenciales -1 R1 R3 a b

V

+ +

+ R2

va





R4

vb

I



c

⎛ 1 ⎛ 1 ⎞ V 1 1 ⎞ va ⎜ + + ⎟ − vb ⎜ ⎟ = ⎝ R1 R2 R3 ⎠ ⎝ R3 ⎠ R1

Si conocemos va y vb conoceremos todas las tensiones y corrientes en el circuito …

⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 1 ⎞ −va ⎜ ⎟ + vb ⎜ + ⎟ = I ⎝ R3 ⎠ ⎝ R3 R4 ⎠

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las corrientes en mallas 1. Marcar y etiquetar las mallas R1

v(t )

+ −

Datos: v(t ), i(t ), R1, R 2, R3, R 4

R3

Ia Malla a

R2

R4

Ib

Ic

Malla b

i (t )

Malla c

2. Definir corrientes de malla …

Se elige arbitrariamente el sentido en el que circulan

3. Aplicar Ley de tensiones de Kirchhoff en cada malla 4. Resolver ecuaciones …

Nº Ecuaciones = Nº Mallas

1.4 Resolución de circuitos z

Método de las corrientes en mallas 3. Aplicar Ley de tensiones de Kirchhoff en cada malla R1

V

R3

+ −

Ia

Datos: v(t ), i(t ), R1, R 2, R3, R 4

Malla a

Malla a:

…

Malla b:

…

Malla c:

…

R2

R4

Ib

Ic

Malla b

Malla c 4.

−V + I a R1 + ( I a − I b ) R2 = 0

( I b − I a ) R2 + Ib R3 + ( Ib − I c ) R4 = 0 Ic = −I

I

Resolver ecuaciones

I a ( R1 + R2 ) − I b R2 = V − I a R2 + I b ( R2 + R3 + R4 ) = − IR4 2 ecuaciones, 2 incógnitas

…

3 ecuaciones, 3 incógnitas

…

1.5 Transformación de generadores z

Transformación de generadores : Procedimiento por el cual una fuente de tensión en serie con una resistencia se transforma en un generador de corriente en paralelo con un resistencia. … El comportamiento de ambos circuitos respecto de los terminales a y b es idéntico. i RS i a …

a

VS

+

VS = I S RP

vab

IS

RP

RS = RP

vab b

b Pendiente -RS

vab

vab

VS Característica v-i Cortocircuito (vab=0)

Circuito abierto (i=0)

VS RS

i

Pendiente -RP

Característica v-i

I S RP Cortocircuito (vab=0)

i IS

1.6 Equivalente de Thèvenin z

Un circuito lineal conteniendo resistencias y generadores dependientes y/o independientes puede reemplazarse por un generador independiente de tensión en serie con una resistencia …

Tensión y resistencia de Thèvenin Circuito A

a

ia

RTH

VTH RL

+ −

RL

b

b

1.6 Equivalente de Thèvenin z

Un circuito conteniendo resistencias y generadores independientes y/o dependientes puede reemplazarse por un generador independiente de tensión en serie con una resistencia. Circuito A

a

RTH

VTH RL

+ −

b z

Procedimiento 1. 2. 3.

ia

Calcular la tensión en circuito abierto: VOC = VTH Calcular la corriente en cortocircuito: IAB = ISC La resistencia deThèvenin es V RTH = OC I SC

RL

b

1.6 Equivalente de Norton z

Un circuito lineal conteniendo resistencias y generadores dependientes y/o independientes puede reemplazarse por un generador independiente de corriente en paralelo con una resistencia …

Corriente y resistencia de Norton Circuito A

a i

a RL

IN

RN

RL

b

b

1.6 Equivalente de Norton z

Un circuito conteniendo resistencias y generadores independientes y/o dependientes puede reemplazarse por un generador independiente de corriente en paralelo con una resistencia. Circuito A

a i

a RL

IN

b z

Procedimiento 1. 2. 3.

Calcular la corriente en cortocircuito: ISC = IN Calcular la tensión en circuito abierto: VAB = IN RN La resistencia de Norton es V RN = OC IN

RN

RL

b

Equivalente Thèvenin z

Máxima transferencia de potencia: …

¿Cuánto ha de valer RL para que la potencia que disipe sea máxima?

RTH

VTH

ia

+ −

RL

b PRL 2

⎛ VTH ⎞ PRL = ⎜ ⎟ RL ⎝ RTH + RL ⎠

PRL MAX

0

RL

RL , MAX

Equivalente Thèvenin z

Máxima transferencia de potencia: …

¿Cuánto ha de valer RL para que la potencia que disipe sea máxima?

RTH

VTH

ia 2

+ −

RL

⎛ VTH ⎞ PRL = ⎜ ⎟ RL ⎝ RTH + RL ⎠

b PRL

⎛ ( R + RL )2 − RL i2 ( RTH + RL ) ⎞ = VTH2 ⎜ TH ⎟ 4 ⎜ ⎟ dRL ( RTH + RL ) ⎝ ⎠ dPRL 2 = 0 → ( RTH + RL ) − RL i2 ( RTH + RL ) = 0 dRL

dPRL dPRL dRL

=0

dPRL 0

RTH

RL RL

dRL

= 0 → RTH = RL

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