El teorema de tevenin

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El teorema de Thévenin permite reemplazar un circuito complicado con un circuito equivalente simple que contiene solo una fuente de voltaje y una resistencia conectada en serie. El teorema es muy importante tanto desde el punto de vista teórico como práctico.

Dicho de manera concisa, el teorema de Thévenin dice:

Cualquier circuito lineal de dos terminales puede ser reemplazado por un circuito equivalente que consiste en una fuente de voltaje (VTh) y una resistencia en serie (RTh).

Es importante señalar que el circuito equivalente de Thévenin proporciona equivalencia solo en los terminales. Evidentemente, la estructura interna y por tanto las características del circuito original y el equivalente de Thévenin son bastante diferentes.

Usar el teorema de Thevenin es especialmente ventajoso cuando:

  • Queremos concentrarnos en una parte específica de un circuito. El resto del circuito puede ser reemplazado por un simple equivalente de Thevenin.
  • Tenemos que estudiar el circuito con diferentes valores de carga en los terminales. Usando el equivalente de Thevenin podemos evitar tener que analizar el circuito original complejo cada vez.

Podemos calcular el equivalente de Thevenin en dos pasos:

  1. Calcular rTh. Configure todas las fuentes a cero (reemplace las fuentes de voltaje por cortocircuitos y las fuentes de corriente por circuitos abiertos) y luego encuentre la resistencia total entre los dos terminales.
  2. Calcular vTh. Encuentra la tensión del circuito abierto entre los terminales.

Para ilustrar, usemos el teorema de Thévenin para encontrar el circuito equivalente del circuito a continuación.


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La solución TINA muestra los pasos necesarios para el cálculo de los parámetros de Thevenin:

 

Por supuesto, los parámetros se pueden calcular fácilmente usando las reglas de los circuitos en serie-paralelo descritos en los capítulos anteriores:

{Solución del intérprete de TINA}
RT:=R3+Replus(R1,R2);
VT:= Vs*R2/(R2+R1);
RT=[10]
VT=[6.25]
#Solución por Python!
#Primero defina replus usando lambda:
Replus= lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
RT=R3+Replus(R1,R2)
VT=Vs*R2/(R2+R1)
imprimir(“RT= %.3f”%RT)
imprimir(“VT= %.3f”%VT)

Otros ejemplos:

ejemplo 1

Aquí puede ver cómo el equivalente de Thévenin simplifica los cálculos.

Encuentre la corriente de la resistencia de carga R si su resistencia es:

1.) 0 ohm; 2.) 1.8 ohm; 3.) 3.8 ohm 4.) 2.8.ohm

Primero encuentre el equivalente de Thévenin del circuito con respecto a los terminales de R, pero sin R:

Ahora tenemos un circuito simple con el cual es fácil calcular la corriente para las diferentes cargas:


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Un ejemplo con más de una fuente:

ejemplo 2

Encuentre el equivalente de Thévenin del circuito.


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Solución por análisis DC de TINA:

El circuito complicado de arriba, entonces, puede ser reemplazado por el circuito de serie simple de abajo.

{Solución del intérprete de TINA}
{Usando las leyes de Kirchhoff}
VT del sistema
Vt/R+(Vt-Vs2)/R3+(Vt-Vs1)/R1-Is=0
fin;
Vt=[187.5]
Rt:=Replus(R,replus(R1,R3));
Rt=[5]
#Solución por Python!
importar numpy como np
#Primero defina replus usando lambda:
Replus= lambda R1, R2 : R1*R2/(R1+R2)
#Tenemos una ecuación que
#queremos resolver:
#Vt/R+(Vt-Vs2)/R3+(Vt-Vs1)/R1-Is=0
#Escribe la matriz
#de los coeficientes:
A= np.array([[(1/R)+(1/R3)+(1/R1)]])

#Escribe la matriz
# de las constantes:
b= np.array([[(Vs2/R3)+(Vs1/R1)+Es]])

Vt= np.linalg.solve(A,b)[0]
imprimir(“Vt lin= %.3f”%Vt)
#Alternativamente podemos resolver fácilmente
#la ecuación con una variable desconocida para Vt:
Vt=(Vs2/(R3/R+R3/R1+1))+(Vs1/(R1/R+R1/R3+1))+(Is/(1/R+1/R3+1/R1))
imprimir(“Vt alt= %.3f”%Vt)
Rt=Replus(R,Replus(R1,R3))
imprimir(“Rt= %.3f”%Rt)


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