Grandinių topologijos – pagrindinės sąvokos

Elektros grandinė yra prietaisų (elementų) ir juos jungiančių laidų rinkinys, kuriuo gali tekėti elektros srovė. Visi elektros grandinių elementai dalijasi pasyvioje ir aktyvioje.

Aktyvūs elementai įvairias energijos rūšis (mechaninę, cheminę, šviesą ir kt.) paverčia elektros energija. Pasyviuosiuose įrenginiuose elektros energija paverčiama kitų rūšių energija. Aktyvieji elementai vadinami šaltiniais, pasyvieji – vartotojais arba imtuvais.

Grandinės teorijoje nagrinėjami idealizuoti elektrinių elementų modeliai. Dėl to elementų aprašymas yra kuo paprastesnis. Sudėtingesni, tikri elementai modeliuojami iš idealizuotų elementų rinkinio.

Pagrindiniai pasyvieji elektros grandinių elementai yra rezistorius (varžinis elementas), induktorius (indukcinis elementas) ir kondensatorius (talpinis elementas). Elementai yra sumontuoti elektros grandinėje tam, kad generuotų tam tikros vertės ir formos įtampą ir srovę (žr. Elektros grandinė ir jos elementai).

Elektros grandinė susideda iš šakų ir mazgų. Filialas — tai elektros grandinės (grandinės) atkarpa, kuria teka ta pati srovė. Mazgas — trijų ar daugiau atšakų sujungimas. Elektros schemoje mazgas pažymėtas tašku (1 pav.).

Ryžiai. 1. Diagramoje apibrėžkite mazgą

Jei reikia, diagramos mazgai numeruojami iš kairės į dešinę iš viršaus į apačią.

Fig. 2 parodyta varžinė-talpinė šaka, kurioje teka srovė iC.

Ryžiai. 2. Varžinė-talpinė šaka

Galima pateikti ir kitą šakos apibrėžimą – tai grandinės atkarpa tarp dviejų gretimų mazgų (mazgų (1) ir (2) 2 pav.).

Grandinė Ar elektros grandinėje yra uždaras kelias. Grandinę gali uždaryti bet kokios šakos, įskaitant sąlygines šakas, kurių varža lygi begalybei.

Fig. 3 parodyta šakota elektros grandinė, susidedanti iš trijų šakų.

Ryžiai. 3. Elektros grandinė su dviem grandinėmis

Diagramoje pavaizduotos trys grandinės, o I grandinė uždaryta begalinės varžos šaka. Ši šaka nurodoma kaip įtampa tiLC.

Dėl grandinės pav. 3 galima sudaryti daug kilpų, uždarytų realiomis arba sąlyginėmis šakomis, tačiau elektriniam triukšmui apskaičiuoti naudojama „nepriklausomos kilpos“ sąvoka. Nepriklausomų grandinių kilpų skaičius visada nustatomas kaip minimalus, reikalingas skaičiavimui.

Nepriklausomos grandinės visada yra uždaros, bet šakos, kurių varža nelygi begalybei, ir kiekviena nepriklausoma grandinė turi bent vieną šaką, kuri nėra įtraukta į kitas grandines. Sudėtingose ​​elektros grandinėse nepriklausomų grandinių skaičių galite nustatyti naudodami grandinės schemą.

Ant grandinės schemos vadinamas sąlyginis grandinės atvaizdas, kuriame kiekviena šaka pakeičiama linijos atkarpa. Filialuose esantys elementai nerodomi. Pavyzdžiui, Fig. 4 parodyta atšakos grandinė ir jos schema.

Ryžiai. 4. Šakotoji elektros grandinė: a — jungimo schema, b — schema

Norėdami sudaryti diagramos schemą, turite sujungti mazgus su šakomis, nenurodydami elementų. Šakos sunumeruotos, o srovių kryptys ant jų pažymėtos rodyklėmis. Pats grafikas neturi fizinės reikšmės, bet gali būti naudojamas nepriklausomų kontūrų skaičiui ir tipui nustatyti. Tam yra paruoštas „grafinis medis“.

Grafinis medis Jis vaizduoja grandinės, kurios mazgai yra sujungti šakomis, grafiką taip, kad nebūtų uždaros kilpos. Gali būti keletas grafinio medžio rodymo parinkčių. Fig. 5 pavaizduoti du galimi Fig. Fig. grandinės variantai. 4.

Ryžiai. 5. Grafinis schemos medis

Trūkstamų šakų skaičius grafų medyje yra lygus nepriklausomų grandinės kilpų skaičiui. Pavyzdyje tai yra trys šakos, trys nepriklausomos kilpos. Nepriklausomų kilpų konfigūraciją galima gauti nuosekliai sujungiant grafo medžio mazgus su šakomis, kurios nenurodytos grafų medyje. Pavyzdžiui, grafiko medžiui pav. 5, o nepriklausomi kontūrai parodyti fig. 6.

Ryžiai. 6. Nepriklausomų kontūrų nustatymas per grafų medį

Nepriklausomų grandinių konfigūravimo grandinės skaičiavimui parinktis pasirenkama grandinės analizės metu. Reikėtų rinktis tokius kontūrus, kad skaičiavimas būtų kuo paprastesnis, t.y. priklausomų lygčių skaičius sistemoje yra minimalus.

Topologinės lygtys nustato ryšį tarp įtampų ir srovių grandinėje, o lygčių skaičius ir tipas nepriklauso nuo to, kurie elementai yra įtraukti į šakas. Topologinės lygtys apima lygtis, sudarytas iš pagal Kirchhoffo dėsnius.