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AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 1 MÉTODO DAS CORRENTES NAS MALHAS Passos para determinação das correntes nas malhas: 1) Designe as correntes de malha I1, I2, I3........In para as “n” malhas, arbitrando um sentido; 2) Aplique a LKT a cada uma das malhas. Utilize a lei de OHM para expressar as tensões em termos de correntes de malha; 3) Resolva as “n” equações simultâneas resultantes para obter as correntes de malha. Exemplo: Determine as correntes de malha I1, I2 e I3 e a corrente no resistor de 10 Ω do circuito mostrado a seguir: I1: (8Ω + 3Ω)I1 – (8Ω)I3 – (3Ω)I2 = 15V I2: (3Ω + 5Ω + 2Ω)I2 – (3Ω)I1 – (5Ω)I3 = 0 I3: (8Ω + 10Ω + 5Ω)I3 – (8Ω)I1 – (5Ω)I2 = 0 Ou, 11I1 – 8I3 – 3I2 = 15 10I2 – 3I1 – 5I3 = 0 23I3 – 8I1 – 5I2 = 0 11I1 – 3I2 – 8I3 = 15 -3I1 + 10I2 – 5I3 = 0 -8I1 – 5I2 + 23I3 = 0 AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 2 I1 = I3 = I1 = 2,63A; I2 = 1,40A; I3 = 1,22A Fonte dependente ou controlada – Tensão e Corrente 15 – 3 – 8 0 10 -5 0 -5 23 11 – 3 – 8 -3 10 -5 -8 -5 23 = 2,63A 11 – 3 15 -3 10 0 -8 -5 0 11 – 3 – 8 -3 10 -5 -8 -5 23 = 1,22A 11 15 – 8 -3 0 -5 -8 0 23 11 – 3 – 8 -3 10 -5 -8 -5 23 = 1,40A I2 = AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 3 ANÁLISE DE MALHAS COM FONTES DE CORRENTE (DEPENDENTES OU NÃO) Caso 1 - Quando existe uma fonte de corrente apenas em uma malha. Exemplo: Determine as correntes de malha I1 e I2 do circuito a seguir. Do circuito temos que: I2 = -5A Para a malha I1 temos: Caso 2 - Quando existe uma fonte de corrente entre duas malhas. Exclui-se a fonte de corrente e quaisquer elementos a ela associados em série. Uma “SUPERMALHA” é resultante quando duas malhas possuem uma fonte de corrente (dependente ou independente em comum) Exemplo 1: Determine as correntes de malha I1 e I2 do circuito a seguir. Circuito modificado: AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 4 Aplicando LKT ao circuito modificado, teremos: Ou: Substituindo II em I teremos: Exemplo 2: Determine as correntes de malha I1, I2, I3 e I4 do circuito a seguir. Podemos notar que as malhas 1 e 2 formam uma “super malha”, assim como as malhas 2 e 3. Estas duas irão compor uma nova “super malha”. Aplicando LKT nesta última, teremos: Para a fonte de 5A, aplicando LKC no nó “P”, teremos: Para a fonte dependente (3Io), aplicando LKC no nó “Q”, teremos: Mas, Io = -I4 Então consequentemente: I2 = I3 – 3I4 Aplicando LKT na malha 4, teremos: (I) (II) OU OU AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 5 Das equações I até IV, chegamos ao seguinte resultado: MÉTODO DA ANÁLISE NODAL A análise nodal fornece um procedimento genérico para análise de circuitos usando tensões nodais como variáveis de circuitos. Optar por tensões nodais em vez de tensões de elementos para reduzir o número de equações que se deve resolver simultaneamente. Na análise nodal, estamos interessados em encontrar as tensões nos nós. Dado um circuito com “n” nós sem fontes de tensão, a análise envolve as três etapas a seguir: 1) Selecione um nó como referência. Atribua tensões V1, V2, V3.........Vn-1 aos n-1 nós restantes. As tensões são medidas em relação ao nó de referência; 2) Aplique a LKC a cada um dos n-1 nós que não são de referência. Use a Lei de OHM para expressar as correntes nos ramos em termos de tensões nodais; 3) Resolva as equações simultâneas resultantes para obter as tensões nodais desconhecidas. Exemplo: Para o circuito dado a seguir, determine a tensão nos nós 1 e 2. A equação para o nó 1 será: ( I ) AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 6 A equação para o nó 2 será: Observe que o primeiro termo da equação II é a corrente que sai do nó 2 passando pelo resistor de 2Ω, e o segundo termo é a corrente que sai do nó 2 passando pelo resistor de 10Ω e o terceiro termo é a corrente que sai do nó 2 passando pela fonte de corrente. As equações I e II são as duas equações simultâneas que descrevem o circuito dado em termos das tensões no nó V1 e V2. Resolvendo para V1 e V2, teremos, Exemplo 4.5 livro Johnson – Determinar as correntes e tensões desconhecidas do circuito a seguir. ( II ) AEDB – Eng. Elétrica – Circuitos Elétricos – Turma de Repetição – Aula 02 Análise de Malhas e Nodal Prof. Jair Moraes 7 Substituindo as tensões:
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