Áramköri topológiák – alapfogalmak
Az elektromos áramkör olyan eszközök (elemek) és összekötő vezetékeik összessége, amelyeken keresztül elektromos áram áramolhat. Az elektromos áramkörök minden eleme közös passzívban és aktívban.
Az aktív elemek különféle energiákat (mechanikai, kémiai, fény stb.) alakítanak át elektromos energiává. A passzív eszközökben az elektromos energiát más típusú energiává alakítják át. Az aktív elemeket forrásoknak, a passzívakat fogyasztóknak vagy vevőknek nevezzük.
Az áramkörelméletben az elektromos elemek idealizált modelljeit veszik figyelembe. Ez a lehető legegyszerűbbé teszi az elemek leírását. A bonyolultabb, valós elemeket idealizált elemek halmazából modellezik.
Az elektromos áramkörök fő passzív elemei az ellenállás (rezisztív elem), az induktor (induktív elem) és a kondenzátor (kapacitív elem). Az elemek egy elektromos áramkörbe vannak beépítve, hogy adott értékű és alakú feszültséget és áramot állítsanak elő (lásd - Elektromos áramkör és elemei).
Az elektromos áramkör ágakból és csomópontokból áll. Ág — ez egy elektromos áramkör (áramkör) szakasza, amelyen ugyanaz az áram folyik át. Egy csomót — három vagy több ág összekapcsolása. Az elektromos diagramon a csomópontot egy pont jelzi (1. ábra).
Rizs. 1. Határozza meg a csomópontot a diagramban
Ha szükséges, a diagram csomópontjait balról jobbra, felülről lefelé számozzuk.
ábrán. A 2. ábra azt az ellenállás-kapacitív ágat mutatja, amelyben az áram iC folyik.
Rizs. 2. Rezisztív-kapacitív ág
Az elágazás egy másik definíciója is megadható - ez egy áramkör szakasza két szomszédos csomópont között (a 2. ábrán látható (1) és (2) csomópontok között.
Lánc Van-e zárt út az elektromos áramkörben. Az áramkört bármely ág lezárhatja, beleértve a feltételes ágakat is, amelyek ellenállása a végtelennel egyenlő.
ábrán. A 3. ábra egy elágazó elektromos áramkört mutat, amely három ágból áll.
Rizs. 3. Elektromos áramkör két áramkörrel
A diagram három áramkört mutat, és az I. áramkört egy végtelen ellenállású ág zárja. Ezt az ágat tiLC feszültségként jelöljük.
ábra áramköréhez. A 3. ábrán látható, hogy sok hurkot össze lehet állítani, amelyeket valós vagy feltételes ágak zárnak le, de az elektromos zaj kiszámításához a „független hurok” fogalmát használjuk. A független áramköri hurkok száma mindig a számításhoz szükséges minimumként van beállítva.
A független áramkörök mindig zártak, de olyan ágak, amelyek ellenállása nem egyenlő a végtelennel, és minden független áramkör tartalmaz legalább egy olyan ágat, amely nem szerepel más áramkörökben. Összetett elektromos áramkörök esetén a kapcsolási rajz segítségével meghatározhatja a független áramkörök számát.
A kapcsolási rajzon az áramkör feltételes ábrázolását nevezzük, amelyben minden ágat egy vonalszakasz helyettesít. Az ágak elemei nem jelennek meg. Például az 1. A 4. ábra egy elágazó áramkört és annak diagramját mutatja.
Rizs. 4. Elágazó elektromos kapcsolás: a — kapcsolási rajz, b — diagram
A diagram diagramjának elkészítéséhez a csomópontokat elágazó vonalakkal kell összekötni anélkül, hogy elemeket kellene megadni rajtuk. Az ágak számozottak, és a rajtuk áramló áramok irányát nyilak jelzik. Magának a gráfnak nincs fizikai jelentése, de a független kontúrok számának és típusának meghatározására használható. Erre a célra egy "grafikus fa" készül.
Grafikus fa Egy olyan áramkör grafikonját ábrázolja, amelynek csomópontjait ágak kötik össze oly módon, hogy nem keletkezik zárt hurok. A grafikus fa megjelenítésére többféle lehetőség is lehet. ábrán. Az 5. ábra a 2. ábra szerinti áramkör két lehetséges változatát mutatja. 4.
Rizs. 5. A séma grafikus fája
A hiányzó ágak száma a gráffában megegyezik az áramkör független hurkjainak számával. A példában ez három ág, három független hurok. A független hurkok konfigurációja úgy érhető el, hogy a gráffa csomópontjait szekvenciálisan összekapcsoljuk olyan ágakkal, amelyek nincsenek megadva a gráffán. Például az ábra szerinti gráffához. ábrán láthatók a független kontúrok. 6.
Rizs. 6. Független kontúrok meghatározása a gráffán keresztül
A független áramkörök konfigurálására szolgáló opció kiválasztása az áramkör kiszámításához az áramkörelemzés során történik. Érdemes olyan kontúrokat választani, hogy a számítás a lehető legegyszerűbb legyen, pl. a rendszerben a függő egyenletek száma minimális.
A topológiai egyenletek összefüggést hoznak létre az áramkör feszültségei és áramai között, és az egyenletek száma és típusa nem függ attól, hogy mely elemek szerepelnek az ágakban. A topológiai egyenletek olyan egyenleteket tartalmaznak, amelyek a következőkből állnak Kirchhoff törvényei szerint.