Devre Topolojileri—Temel Kavramlar

Bir elektrik devresi, bir elektrik akımının akabileceği bir dizi cihaz (eleman) ve bunların bağlantı telleridir. Elektrik devrelerinin tüm elemanları ortaktır. pasif ve aktif olarak.

Aktif elementler farklı enerji türlerini (mekanik, kimyasal, ışık vb.) elektrik enerjisine dönüştürür. Pasif cihazlarda elektrik enerjisi diğer enerji türlerine dönüştürülür. Aktif elemanlara kaynak, pasif olanlara tüketici veya alıcı denir.

Devre teorisinde, elektriksel elemanların idealize edilmiş modelleri dikkate alınır. Bu, öğelerin açıklamasını mümkün olduğunca basit hale getirir. Daha karmaşık, gerçek öğeler bir dizi idealleştirilmiş öğeden modellenir.

Elektrik devrelerinin ana pasif elemanları direnç (direnç elemanı), indüktör (endüktif eleman) ve kapasitördür (kapasitif eleman). Elemanlar, belirli bir değer ve şekilde voltaj ve akım üretmek için bir elektrik devresine kurulur (bkz. Elektrik devresi ve elemanları).

Bir elektrik devresi dallardan ve düğümlerden oluşur. Dal — bu, içinden aynı akımın aktığı bir elektrik devresinin (devrenin) bir bölümüdür. bir düğüm — üç veya daha fazla şubenin bağlantısı. Elektrik şemasında, düğüm bir nokta ile gösterilir (Şek. 1).

Pirinç. 1. Şemada düğümü tanımlayın

Gerekirse, diyagramın düğümleri soldan sağa yukarıdan aşağıya doğru numaralandırılır.

İncirde. Şekil 2, mevcut iC'nin aktığı dirençli-kapasitif dalı gösterir.

Pirinç. 2. Dirençli-kapasitif şube

Bir dalın başka bir tanımı verilebilir - iki bitişik düğüm (Şekil 2'deki düğümler (1) ve (2)) arasındaki bir devrenin bir bölümüdür.

Zincir Elektrik devresinde herhangi bir kapalı yol var mı? Devre, direnci sonsuza eşit olan koşullu dallar dahil herhangi bir dal tarafından kapatılabilir.

İncirde. Şekil 3, üç koldan oluşan kollara ayrılmış bir elektrik devresini göstermektedir.

Pirinç. 3. İki devreli elektrik devresi

Diyagram, üç devreyi göstermektedir ve devre I, sonsuz dirençli bir dal ile kapatılmıştır. Bu dal gerilim tiLC olarak belirtilir.

Şekildeki devre için Şekil 3'te gerçek veya koşullu dallar tarafından kapatılan birçok döngü oluşturmak mümkündür, ancak elektriksel gürültünün hesaplanması için «bağımsız döngü» kavramı kullanılır. Bağımsız devre döngülerinin sayısı her zaman hesaplama için gereken minimum sayı olarak ayarlanır.

Bağımsız devreler her zaman kapalıdır, ancak direnci sonsuza eşit olmayan dallar ve her bağımsız devre, diğer devrelerde yer almayan en az bir dal içerir. Karmaşık elektrik devreleri için, devre şemasını kullanarak bağımsız devrelerin sayısını belirleyebilirsiniz.

devre şeması üzerinde her dalın bir çizgi parçasıyla değiştirildiği devrenin koşullu bir temsili denir. Şubelerdeki ürünler görüntülenmiyor. Örneğin, ŞEK. Şekil 4, bir kol devresini ve şemasını göstermektedir.

Pirinç. 4. Dallanmış elektrik devresi: a — devre şeması, b — diyagram

Bir diyagramın diyagramını yapmak için, üzerlerinde elemanlar belirtmeden düğümleri kol hatlarıyla birleştirmelisiniz. Dallar numaralandırılmış ve üzerlerindeki akıntıların yönü oklarla gösterilmiştir. Grafiğin kendisinin fiziksel bir anlamı yoktur, ancak bağımsız konturların sayısını ve türünü belirlemek için kullanılabilir. Bu amaçla bir "grafik ağaç" hazırlanır.

Grafik ağaç Düğümleri, hiçbir kapalı döngü oluşmayacak şekilde dallarla bağlanan bir devrenin grafiğini temsil eder. Bir grafik ağacı görüntülemek için birkaç seçenek olabilir. İncirde. Şekil 5, Şekil l'deki devre için iki olası seçeneği gösterir; 4.

Pirinç. 5. Şemanın grafik ağacı

Grafik ağacındaki eksik dalların sayısı, devrenin bağımsız döngülerinin sayısına eşittir. Örnekte bunlar üç kol, üç bağımsız döngüdür. Bağımsız döngülerin konfigürasyonu, grafik ağacının düğümlerini grafik ağacında belirtilmeyen dallara sırayla bağlayarak elde edilebilir. Örneğin, Şekil 1'deki grafik ağacı için. 5 ve bağımsız konturlar şek. 6.

Pirinç. 6. Grafik ağacı aracılığıyla bağımsız konturların belirlenmesi

Devreyi hesaplamak için bağımsız devreleri yapılandırma seçeneğinin seçimi, devre analizi sırasında gerçekleştirilir. Hesaplamanın olabildiğince basit olması için bu tür konturları seçmelisiniz, yani. sistemdeki bağımlı denklemlerin sayısı minimumdur.

Topolojik denklemler, bir devredeki gerilimler ve akımlar arasında bir ilişki kurar ve denklemlerin sayısı ve türü, dallarda hangi elemanların bulunduğuna bağlı değildir. Topolojik denklemler aşağıdakilerden oluşan denklemleri içerir: Kirchhoff yasalarına göre.