Топологије кола—Основни концепти

Електрично коло је скуп уређаја (елемената) и њихових спојних жица кроз које може да тече електрична струја. Сви елементи електричних кола деле у пасивном и активном.

Активни елементи претварају различите врсте енергије (механичке, хемијске, светлосне, итд.) у електричну енергију. У пасивним уређајима, електрична енергија се претвара у друге врсте енергије. Активни елементи се називају извори, пасивни потрошачи или пријемници.

У теорији кола разматрају се идеализовани модели електричних елемената. Ово чини опис елемената што једноставнијим. Сложенији, стварни елементи се моделују из скупа идеализованих елемената.

Главни пасивни елементи електричних кола су отпорник (отпорни елемент), индуктор (индуктивни елемент) и кондензатор (капацитивни елемент). Елементи се уграђују у електрично коло да генеришу напон и струју дате вредности и облика (видети - Електрично коло и његови елементи).

Електрично коло се састоји од грана и чворова. Филијала — ово је део електричног кола (кола) кроз који тече иста струја. Чвор — повезивање три или више кракова. На електричном дијаграму чвор је означен тачком (слика 1).

Пиринач. 1. Дефинишите чвор на дијаграму

Ако је потребно, чворови дијаграма су нумерисани с лева на десно од врха до дна.

На сл. 2 приказује отпорно-капацитивну грану у којој тече струја иЦ.

Пиринач. 2. Отпорно-капацитивна грана

Може се дати још једна дефиниција гране — то је део кола између два суседна чвора (чворови (1) и (2) на слици 2).

Ланац Да ли постоји нека затворена путања у електричном колу. Коло се може затворити било којим гранама, укључујући и условне гране чији је отпор једнак бесконачности.

На сл. 3 приказује разгранато електрично коло које се састоји од три гране.

Пиринач. 3. Електрично коло са два кола

На дијаграму су приказана три кола, а коло И је затворено граном бесконачног отпора. Ова грана је означена као напон тиЛЦ.

За коло на сл. 3 могуће је саставити много петљи које су затворене реалним или условним гранама, али се за прорачун електричног шума користи концепт «независне петље». Број независних петљи кола се увек поставља као минимум потребан за прорачун.

Независна кола су увек затворена, али гране које имају отпор није једнак бесконачности, а свако независно коло укључује најмање једну грану која није укључена у друга кола. За сложена електрична кола, можете одредити број независних кола помоћу дијаграма кола.

На дијаграму струјног кола позива се условна репрезентација кола у којој је свака грана замењена линијским сегментом. Ставке у гранама се не приказују. На пример, на Сл. 4 приказано је коло гранања и његов дијаграм.

Пиринач. 4. Разгранато електрично коло: а — шема, б — шема

Да бисте направили дијаграм дијаграма, морате повезати чворове линијама гранања без навођења елемената на њима. Гране су нумерисане, а смерови струјања на њима су означени стрелицама. Сам граф нема физичко значење, али се може користити за одређивање броја и врсте независних контура. У ту сврху се припрема "графичко стабло".

Графичко дрво Представља график кола чији су чворови повезани гранама на такав начин да нема затворене петље. Може постојати неколико опција за приказивање графичког стабла. На сл. 5 приказује две могуће опције за коло са Сл. 4.

Пиринач. 5. Графичко стабло шеме

Број грана које недостају у стаблу графа једнак је броју независних петљи кола. У примеру, ово су три гране, три независне петље. Конфигурација независних петљи се може добити узастопним повезивањем чворова стабла графа са гранама које нису наведене на стаблу графа. На пример, за стабло графикона на Сл. 5, а независне контуре су приказане на сл. 6.

Пиринач. 6. Одређивање независних контура кроз стабло графа

Избор опције за конфигурисање независних кола за прорачун кола се врши током анализе кола. Такве контуре треба изабрати тако да прорачун буде што једноставнији, тј. број зависних једначина у систему је минималан.

Тополошке једначине успостављају везу између напона и струја у колу, а број и врста једначина не зависе од тога који елементи су укључени у гране. Тополошке једначине обухватају једначине састављене од према Кирхофовим законима.