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| Electromagnetismo |
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Una red eléctrica es una interconexión de componentes eléctricos (por ejemplo, baterías , resistencias , inductores , condensadores , interruptores , transistores ) o un modelo de dicha interconexión, que consta de elementos eléctricos (por ejemplo, fuentes de voltaje , fuentes de corriente , resistencias , inductancias , capacitancias). ). Un circuito eléctrico es una red que consta de un circuito cerrado, que proporciona una ruta de retorno para la corriente. LinealLas redes eléctricas, un tipo especial que consta solo de fuentes (voltaje o corriente), elementos lineales agrupados (resistencias, condensadores, inductores) y elementos lineales distribuidos (líneas de transmisión), tienen la propiedad de que las señales son linealmente superponibles . Por lo tanto, se analizan más fácilmente, utilizando métodos potentes en el dominio de la frecuencia , como las transformadas de Laplace , para determinar la respuesta de CC , la respuesta de CA y la respuesta transitoria .
Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias y fuentes ideales de corriente y voltaje. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen condensadores e inductores. Si las fuentes son fuentes constantes ( CC ), el resultado es un circuito CC . La resistencia efectiva y las propiedades de distribución de corriente de las redes de resistencias arbitrarias se pueden modelar en términos de sus medidas gráficas y propiedades geométricas. [1]
Una red que contiene componentes electrónicos activos se conoce como circuito electrónico . Estas redes son generalmente no lineales y requieren herramientas de análisis y diseño más complejas.
Clasificación [ editar ]
Por pasividad [ editar ]
Una red activa contiene al menos una fuente de voltaje o una fuente de corriente que puede suministrar energía a la red de forma indefinida. Una red pasiva no contiene una fuente activa.
Una red activa contiene una o más fuentes de fuerza electromotriz . Los ejemplos prácticos de tales fuentes incluyen una batería o un generador . Los elementos activos pueden inyectar energía al circuito, proporcionar ganancia de energía y controlar el flujo de corriente dentro del circuito.
Las redes pasivas no contienen ninguna fuente de fuerza electromotriz. Constan de elementos pasivos como resistencias y condensadores.
Por linealidad [ editar ]
Una red es lineal si sus señales obedecen al principio de superposición ; de lo contrario, no es lineal. Las redes pasivas generalmente se consideran lineales, pero hay excepciones. Por ejemplo, un inductor con un núcleo de hierro se puede saturar si se activa con una corriente lo suficientemente grande. En esta región, el comportamiento del inductor es muy no lineal.
Por bultos [ editar ]
Los componentes pasivos discretos (resistencias, capacitores e inductores) se denominan elementos agrupados porque se supone que todas sus resistencias, capacitancias e inductancias, respectivamente, están ubicadas ("agrupadas") en un solo lugar. Esta filosofía de diseño se denomina modelo de elementos agrupados y las redes así diseñadas se denominan circuitos de elementos agrupados . Este es el enfoque convencional para el diseño de circuitos. A frecuencias suficientemente altas, la suposición concentrada ya no se cumple porque hay una fracción significativa de una longitud de onda en las dimensiones de los componentes. Se necesita un nuevo modelo de diseño para tales casos llamado modelo de elementos distribuidos . Las redes diseñadas para este modelo se denominan circuitos de elementos distribuidos..
Un circuito de elementos distribuidos que incluye algunos componentes agrupados se denomina diseño semi-agrupado . Un ejemplo de circuito semi-agrupado es el filtro combline .
Clasificación de fuentes [ editar ]
Las fuentes se pueden clasificar como fuentes independientes y fuentes dependientes.
Independiente [ editar ]
Una fuente independiente ideal mantiene el mismo voltaje o corriente independientemente de los otros elementos presentes en el circuito. Su valor es constante (CC) o sinusoidal (CA). La fuerza del voltaje o la corriente no cambia por ninguna variación en la red conectada.
Dependiente [ editar ]
Las fuentes dependientes dependen de un elemento particular del circuito para entregar la potencia o voltaje o corriente dependiendo del tipo de fuente que sea.
Leyes eléctricas
Varias leyes eléctricas se aplican a todas las redes eléctricas. Éstas incluyen:
Ley de la corriente de Kirchhoff: la suma de todas las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de todas las corrientes que salen del nodo.
Ley de voltaje de Kirchhoff: la suma dirigida de las diferencias de potencial eléctrico alrededor de un bucle debe ser cero.
Ley de Ohm: el voltaje a través de una resistencia es igual al producto de la resistencia y la corriente que fluye a través de ella.
Teorema de Norton: cualquier red de fuentes de voltaje o corriente y resistencias es eléctricamente equivalente a una fuente de corriente ideal en paralelo con una sola resistencia.
Teorema de Thévenin: Cualquier red de fuentes de voltaje o corriente y resistencias es eléctricamente equivalente a una sola fuente de voltaje en serie con una sola resistencia.
Teorema de superposición: en una red lineal con varias fuentes independientes, la respuesta en una rama en particular cuando todas las fuentes actúan simultáneamente es igual a la suma lineal de respuestas individuales calculada tomando una fuente independiente a la vez.
Pueden ser necesarias otras leyes más complejas si la red contiene componentes no lineales o reactivos. Los sistemas heterodinantes autorregenerativos no lineales pueden aproximarse. La aplicación de estas leyes da como resultado un conjunto de ecuaciones simultáneas que se pueden resolver de forma algebraica o numérica.
Métodos de diseño [ editar ]
| Análisis de red lineal | |
|---|---|
| Elementos | |
| Componentes | |
| Circuitos en serie y en paralelo | |
| Transformaciones de impedancia | |
| Teoremas del generador | Teoremas de la red |
| Métodos de análisis de red | |
| Parámetros de dos puertos | |
Para diseñar cualquier circuito eléctrico, ya sea analógico o digital , los ingenieros eléctricos deben poder predecir los voltajes y corrientes en todos los lugares dentro del circuito. Los circuitos lineales simples se pueden analizar a mano utilizando la teoría de números complejos . En casos más complejos, el circuito puede analizarse con programas informáticos especializados o técnicas de estimación como el modelo lineal por partes.
El software de simulación de circuitos, como HSPICE (un simulador de circuitos analógicos), [2] y lenguajes como VHDL-AMS y verilog-AMS permiten a los ingenieros diseñar circuitos sin el tiempo, el costo y el riesgo de error que implica la construcción de prototipos de circuitos.
Software de simulación de red [ editar ]
Los circuitos más complejos se pueden analizar numéricamente con software como SPICE o GNUCAP , o simbólicamente usando software como SapWin .
Linealización alrededor del punto de operación [ editar ]
Cuando se enfrenta a un nuevo circuito, el software primero intenta encontrar una solución de estado estable , es decir, una en la que todos los nodos se ajusten a la ley de corriente de Kirchhoff y los voltajes a lo largo y a través de cada elemento del circuito se ajusten a las ecuaciones de voltaje / corriente que gobiernan eso. elemento.
Una vez que se encuentra la solución de estado estacionario , se conocen los puntos de operación de cada elemento en el circuito. Para un análisis de pequeña señal, cada elemento no lineal puede linealizarse alrededor de su punto de operación para obtener la estimación de pequeña señal de los voltajes y corrientes. Esta es una aplicación de la ley de Ohm. La matriz de circuito lineal resultante se puede resolver con eliminación gaussiana .
Aproximación lineal por partes [ editar ]
El software como la interfaz PLECS para Simulink utiliza una aproximación lineal por partes de las ecuaciones que gobiernan los elementos de un circuito. El circuito se trata como una red completamente lineal de diodos ideales . Cada vez que un diodo cambia de encendido a apagado o viceversa, la configuración de la red lineal cambia. Agregar más detalles a la aproximación de ecuaciones aumenta la precisión de la simulación, pero también aumenta su tiempo de ejecución.
Ver también [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con circuitos eléctricos . |
 | Busque circuito eléctrico en Wikcionario, el diccionario gratuito. |
- Circuito digital
- Tierra (electricidad)
- Impedancia
- Carga
- Memristor
- Abra el circuito de voltaje
- Cortocircuito
- Caída de voltaje
Representación [ editar ]
- Diagrama de circuito
- Esquemático
- Netlist
Metodologías de diseño y análisis [ editar ]
- Análisis de redes (circuitos eléctricos)
- Métodos matemáticos en electrónica
- Teorema de superposición
- Topología (electrónica)
- Análisis de malla
- Filtro de prototipo
Medida [ editar ]
- Analizador de redes (eléctrico)
- Analizador de redes (alimentación de CA)
- Examen de continuidad
Analogías [ editar ]
- Analogía hidráulica
- Analogías mecánico-eléctricas
- Analogía de impedancia (analogía de Maxwell)
- Analogía de movilidad (analogía de Firestone)
- A través y a través de la analogía (analogía de Trent)
Topologías específicas [ editar ]
- Circuito puente
- Circuito LC
- Circuito RC
- Circuito RL
- Circuito RLC
- Divisor de potencial
- Circuitos en serie y en paralelo
Referencias [ editar ]
- ^ Kumar, Ankush; Vidhyadhiraja, NS; Kulkarni, G. U. (2017). "Distribución actual en la conducción de redes de nanocables". Revista de Física Aplicada . 122 (4): 045101. Bibcode : 2017JAP ... 122d5101K . doi : 10.1063 / 1.4985792 .
- ^ "HSPICE" (PDF) . HSpice . Universidad de Stanford, Departamento de Ingeniería Eléctrica. 1999.
