Explicación de las expresiones del número requerido de ecuaciones independientes para analizar un circuito

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Las expresiones

\ $ N-1 = \ # KCL \ $

y

\ $ E-N + 1 = \ # KVL \ $

(donde \ $ N \ $ = número de nodos; \ $ E \ $ = número de elementos en los circuitos) nos da las ecuaciones lineales independientes en un circuito.

Pero a veces las expresiones me dan, por ejemplo, 5, y solo tengo 3 incógnitas. Entonces, ¿por qué está mal? ¿Qué me dice el valor de las expresiones? ¿Las ecuaciones independientes que puedo escribir, o las ecuaciones independientes que necesitaré para analizar el circuito?

¿Qué pasa con los nodos? ¿Son los nodos teóricos o los nodos prácticos? Siempre considero en estas expresiones los nodos teóricos. Quiero decir, no necesariamente tiene que ser un divisor actual, simplemente puede conectar 2 elementos del circuito.

Estas ecuaciones no son muy precisas para mí, y me gustaría que me ayudaran a descubrir por qué.

Por ejemplo:

Aquí tengo 8 nodos y 10 elementos, así que obtuve 7 ecuaciones KCL independientes y 3 ecuaciones KVL independientes, pero solo quiero saber I, I1, I2, I3, I4, I5 Así que solo tengo 6 incógnitas. ¿Por qué tengo más ecuaciones que las incógnitas? ¿Cómo puedo seleccionar las 7 ecuaciones KCL para no obtener ecuaciones dependientes?

    
pregunta Vitor Aguiar

1 respuesta

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El objetivo del análisis de circuitos es encontrar las corrientes y los voltajes en todos los componentes. Las fuentes ideales son un poco especiales porque no tenemos reglas que relacionen el voltaje de la corriente. Si resuelves KVL y KCL obtendrás todos los voltajes y corrientes. Para KCL, un nodo es una referencia, por lo que N-1 es correcto para el número de ecuaciones. Para KVL lo que importa es el número de bucles. Si usa KCL y tiene una fuente de voltaje, necesitará crear un súper nodo o escritura y una ecuación adicional para resolver por completo. De manera similar, si usa KVL con una fuente actual, necesitará una ecuación adicional. Si está haciendo esto correctamente, no obtendrá un conjunto de ecuaciones sobre especificado. Típicamente, tanto KCL como KVL no se hacen. Puede elegir el que sea más fácil dependiendo de la topología del circuito. Por ejemplo, si hay una fuente de corriente y un grupo de resistencias, probablemente será más fácil usar KCL y evitar la ecuación adicional. Esto te daría todos los voltajes. Entonces usarías la ley de Ohm para obtener las corrientes. Esto ahorra haciendo KVL.

Para el bucle I1;

-I1xR1 - V2A + V1 - (I1-I2) xR2 = 0

Para el bucle I2;

- (I2-I1) xR2 - V1 - (I2-I3) xR6 - V2 - (I2-I3) xR3 = 0

Si escribe la ecuación para I3 y una ecuación adicional para el voltaje en la fuente de corriente 2A que he etiquetado como V2A en el bucle I1, lo verificaré y le diré si estoy de acuerdo. Si resuelves estas cuatro ecuaciones conocerás todas las corrientes. Luego puedes encontrar los voltajes usando la ley de Ohm. En lugar de la ley de Ohm, podrías resolver las ecuaciones de los nodos, pero eso sería mucho más trabajo.

    
respondido por el owg60

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