Topologies de circuit—Concepts de base

Un circuit électrique est un ensemble d'appareils (éléments) et leurs fils de connexion à travers lesquels un courant électrique peut circuler. Tous les éléments des circuits électriques partagent en passif et actif.

Les éléments actifs convertissent différents types d'énergie (mécanique, chimique, lumineuse, etc.) en énergie électrique. Dans les appareils passifs, l'énergie électrique est convertie en d'autres types d'énergie. Les éléments actifs sont appelés sources, les éléments passifs sont appelés consommateurs ou récepteurs.

En théorie des circuits, des modèles idéalisés d'éléments électriques sont considérés. Cela rend la description des éléments aussi simple que possible. Plus complexes, les éléments réels sont modélisés à partir d'un ensemble d'éléments idéalisés.

Les principaux éléments passifs des circuits électriques sont la résistance (élément résistif), l'inductance (élément inductif) et le condensateur (élément capacitif). Les éléments sont installés dans un circuit électrique pour générer une tension et un courant d'une valeur et d'une forme données (voir — Circuit électrique et ses éléments).

Un circuit électrique est constitué de branches et de nœuds. Bifurquer — il s'agit d'une section d'un circuit électrique (circuit) parcourue par le même courant. Un nœud — raccordement de trois branches ou plus. Sur le schéma électrique, le nœud est indiqué par un point (Fig. 1).

Riz. 1. Définir le nœud dans le diagramme

Si nécessaire, les nœuds du schéma sont numérotés de gauche à droite de haut en bas.

En figue. La figure 2 montre la branche résistive-capacitive dans laquelle circule le courant iC.

Riz. 2. Branche résistive-capacitive

Une autre définition d'une branche peut être donnée - c'est une section d'un circuit entre deux nœuds adjacents (nœuds (1) et (2) sur la Fig. 2).

Chaîne Y a-t-il un chemin fermé dans le circuit électrique. Le circuit peut être fermé par toutes les branches, y compris les branches conditionnelles dont la résistance est égale à l'infini.

En figue. La figure 3 montre un circuit électrique ramifié composé de trois branches.

Riz. 3. Circuit électrique à deux circuits

Le schéma montre trois circuits, et le circuit I est fermé par une branche de résistance infinie. Cette branche est indiquée par la tension tiLC.

Pour le circuit de la Fig. 3 il est possible de composer plusieurs boucles fermées par des branches réelles ou conditionnelles, mais pour le calcul du bruit électrique la notion de «boucle indépendante» est utilisée. Le nombre de boucles de circuit indépendantes est toujours défini comme le minimum requis pour le calcul.

Les circuits indépendants sont toujours fermés, mais les branches qui ont une résistance non égale à l'infini, et chaque circuit indépendant comprend au moins une branche qui n'est pas incluse dans d'autres circuits. Pour les circuits électriques complexes, vous pouvez déterminer le nombre de circuits indépendants à l'aide du schéma de circuit.

Sur le schéma du circuit une représentation conditionnelle du circuit est appelée, dans laquelle chaque branche est remplacée par un segment de ligne. Les articles dans les succursales ne sont pas affichés. Par exemple, sur la Fig. La figure 4 montre un circuit dérivé et son schéma.

Riz. 4. Circuit électrique ramifié : a — schéma du circuit, b — schéma

Pour faire un diagramme d'un diagramme, vous devez connecter les nœuds avec des lignes secondaires sans spécifier d'éléments dessus. Les branches sont numérotées et les directions des courants sur celles-ci sont indiquées par des flèches. Le graphique lui-même n'a aucune signification physique, mais peut être utilisé pour déterminer le nombre et le type de contours indépendants. A cet effet, un "arbre graphique" est préparé.

Arbre graphique Il représente le graphe d'un circuit dont les nœuds sont reliés par des branches de telle sorte qu'aucune boucle fermée n'en résulte. Il peut y avoir plusieurs options pour afficher une arborescence graphique. En figue. 5 montre deux options possibles pour le circuit de la Fig. 4.

Riz. 5. Arborescence graphique du schéma

Le nombre de branches manquantes dans l'arbre du graphe est égal au nombre de boucles indépendantes du circuit. Dans l'exemple, ce sont trois branches, trois boucles indépendantes. La configuration de boucles indépendantes peut être obtenue en connectant séquentiellement les nœuds de l'arbre de graphes avec des branches qui ne sont pas spécifiées sur l'arbre de graphes. Par exemple, pour l'arbre graphique de la Fig. 5, et les contours indépendants sont représentés sur la fig. 6.

Riz. 6. Détermination de contours indépendants à travers l'arbre graphique

La sélection d'une option pour configurer des circuits indépendants pour le calcul du circuit est effectuée lors de l'analyse du circuit. Vous devez choisir ces contours pour que le calcul soit aussi simple que possible, c'est-à-dire le nombre d'équations dépendantes dans le système est minime.

Les équations topologiques établissent une relation entre les tensions et les courants dans un circuit, et le nombre et le type d'équations ne dépendent pas des éléments inclus dans les branches. Les équations topologiques comprennent les équations composées de selon les lois de Kirchhoff.