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Aula 9 – Análise em Regime Estacionário Senoidal – Parte III Circuitos Equivalentes de Thévenin e de Norton Prof. Francisco A. Scannavino Jr.1 Sumário 2 1. Introdução; 2. Revisão; 3. Teorema de Thévenin; 4. Teorema de Norton; 5. Resumo; 6. Referências Bibliográficas. 1. Introdução 3 - Os teoremas de Thévenin e de Norton se aplicam a circuitos CA da mesma maneira que a circuitos CC; - A principal diferença entre os teoremas aplicados em CC e CA é a necessidade de manipular números complexos; 2. Revisão: Teorema de Thévenin 4 O Teorema de Thévenin permite reduzir circuitos para configurações mais simples. Em geral pode-se: Reduzir o número de componentes necessários para estabelecer as mesmas características aos terminais de saída. Investigar o efeito da mudança de um componente em particular sobre o comportamento de um circuito sem ter de analisar o circuito inteiro novamente. O Teorema de Thévenin afirma que: Qualquer circuito de corrente contínua de dois terminais pode ser substituído por um circuito equivalente que consista somente de uma fonte de tensão e de um resistor em série. 2. Revisão: Teorema de Thévenin 5 Procedimentos: 1. Remova a parte do circuito para a qual deseje obter um equivalente de Thévenin; 2. Assinale os terminais do circuito remanescente; 3. Calcule Rth colocando todas as fontes em zero: fonte de tensão se tornam curtos, fonte de corrente se tornam abertos; 4. Utilizando algum método de análise de circuitos, encontre a VTh (V) nos terminais remanescentes; 5. Desenhe o circuito equivalente de Thévenin com VTh e RTh. 2. Revisão: Teorema de Thévenin 6 Exemplo: 12 5 2 12 V 7 10 LR 2. Revisão: Teorema de Thévenin 7 Exemplo: • Em um primeiro passo, a carga é removida e os terminais marcados: 12 5 2 12 V 7 10 LR a b 2. Revisão: Teorema de Thévenin 8 Exemplo: O segundo passo é eliminar as fontes e medir Rth: 12 5 2 7 10 a b [(5 7) / /12] 2 10 a b 2. Revisão: Teorema de Thévenin 9 Exemplo: • O terceiro passo é encontrar a tensão de Vth ( = Vab): 12 5 2 12 V 7 10 a b Note que não há queda nos resistores dos terminais a e b, pois não há corrente passando por eles. 12 / (5 7 12) 0,5 AI 12 0,5 6 abV V 2. Revisão: Teorema de Thévenin 10 Exemplo: • Finalmente, o circuito equivalente de Thevenin para carga RL é o seguinte: 18 ThR 6 ThV V a b LR 2. Revisão: Teorema de Norton 11 O Teorema de Norton afirma que: • Qualquer circuito de corrente contínua de dois terminais pode ser substituído por um circuito equivalente que consista somente de uma fonte de corrente e de um resistor em paralelo; • O Resistor paralelo é denominado RN; • A fonte de Corrente é denominada IN. 2. Revisão: Teorema de Norton 12 Procedimentos: 1. Remova a parte do circuito para a qual deseje obter um equivalente de Norton; 2. Assinale os terminais do circuito remanescente; 3. Calcule RN colocando todas as fontes em zero: fonte de tensão se tornam curtos, fonte de corrente se tornam abertos; 4. Utilizando algum método de análise de circuitos, encontre a corrente de curto-circuito entre os terminais remanescentes; 5. Desenhe o circuito equivalente de Norton com IN e RN. 2. Revisão: Teorema de Norton 13 Exemplo: 12 5 2 12 V 7 10 LR 2. Revisão: Teorema de Norton 14 Exemplo: Remove-se a carga e os terminais são assinalados: a b 2. Revisão: Teorema de Norton 15 Exemplo: Calcular RN é feito da mesma forma que RTh: 12 5 2 7 10 a b [(5 7) / /12] 2 10 a b 2. Revisão: Teorema de Norton 16 Exemplo: 12 5 2 12 V 7 10 a b IN Para encontrar IN muitas vezes é necessário recorrer a algum procedimento de análise mais elaborado. 2. Revisão: Teorema de Norton 17 Exemplo: Aplicando Transf. Fontes para determinar IN 12 2 10 a b IN 12 1 A 6 12 a b IN 1 A Substituiu-se a fonte de tensão e resistência série por uma fonte de corrente e resistência paralelo Em seguida, simplificou-se os resistores paralelos e as resistências séries. Note que os terminais a e b são preservados. 2. Revisão: Teorema de Norton 18 Exemplo: Aplicando Transf. Fontes para determinar IN Novamente aplicando a conversão de fontes, chegamos ao seguinte circuito. A corrente pode facilmente ser calculada: I = 6 / 18 = 0,333 A a b IN 18 0,333 ANI a b Finalmente, o circuito equivalente de Norton. 3. Teorema de Thévenin 19 A versão no domínio da frequência de um circuito equivalente de Thévenin está representada na figura abaixo. 4. Teorema de Norton 20 A versão no domínio da frequência de um circuito equivalente de Norton está representada na figura abaixo. 5. Resumo da Aula 21 A aplicação dos teoremas de Thévenin e Norton seguem os mesmos procedimentos da análise em CC, todavia a aplicação em CA deve ser realizada no domínio da frequência; A principal característica da aplicação do Teorema de Thévenin é o fato de, após a retirada da carga, obter a tensão entre os terminais; A principal característica da aplicação do Teorema de Norton é a obtenção da corrente que passa no curto-circuito dos terminais; 5. Resumo da Aula 22 Assim como na análise CC, uma fonte controlada não pode ser zerada na obtenção do RTH ou RN; O procedimento necessário é a inserção de uma fonte de tensão ou corrente de excitação; No caso do uso de uma fonte de tensão, o valor da resistência é obtido pela divisão do valor escolhido da tensão da fonte e a corrente que esta gerou no circuito, que deve ser obtida; 5. Resumo da Aula 23 No caso do uso de uma fonte de corrente, o valor da resistência é obtido pela divisão do valor escolhido da corrente da fonte e a tensão gerada entre os terminais, que deve ser obtida. Alexander, Charles K., Matthew, N. O. Sadiku; Fundamentos de circuitos elétricos. Bookman, 5ª ed., 2013 – Capítulo 10. 24 3. Referências Bibliográficas 25
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