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Análisis de circuitos resistivos

Análisis de nodos en circuitos resistivos

Análisis de circuitos resistivos

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Método a seguir

El método de análisis de nodos es muy utilizado para resolver circuitos resistivos lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos)

Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las tensiones en todas las resistencias que haya en el circuito.

Conociendo estos valores se pueden obtener otros datos como: corrientes, potencias, etc., en todos los elementos del circuito

El análisis de nodos se basa en la ley de corrientes de Kirchoff:

La suma algebraica  de las corrientes que
salen y entran de un nodo es igual a cero.

Donde un nodo se define como el lugar en el circuito donde se unen de dos o más ramas.

Pasos a seguir son:
1 - Convertir todas las fuentes de tensión en fuentes de corriente (ver Teorema de Norton)
2 - Escoger un nodo para que sea el nodo de referencia (usualmente se escoge tierra).
3 - Etiquetar todos los otros nodos con V1, V2, V3, V4, etc.
4 - Armar una tabla para formar las ecuaciones de nodos. Hay 3 columnas y el número de filas depende del número de nodos (no se cuenta el nodo de referencia)

5 - El término de la columna A es la suma de las conductancias que se conectan con en nodo N multiplicado por VN

6 - los términos de la columna son las conductancias que se conectan al nodo N y a otro nodo X por VX (El nodo de referencia no se incluye como nodo X). Pueden haber varios términos en la columna B. Cada uno de ellos se resta del término de la columna A.

7 - El término de la columna C, al lado derecho del signo de igual, es la suma algebraica de todas las fuentes de corriente conectadas al nodo N. La fuente es considerada positiva si suministra corriente hacia el nodo (al nodo) y negativa si la corriente sale del nodo

8 - Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada VN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de V tiene un valor negativo significa que la tensión original supuesto para el era el opuesto

Ejemplo de análisis de nodos:

Obtener los valores de las tensiones V1 y V2 en al gráfico siguiente:

Análisis de Nodos, Circuito original - Electrónica Unicrom
Figura # 1

Primero se transforman todas las fuentes de tensión en fuentes de corriente (Teorema de Norton) y se obtiene el primer circuito (Figura # 2). Después se calculan las resistencias equivalentes de las resistencias en paralelo (2 y 4 ohmios en V1 ) y (2 y 4 ohmios en V2). (Figura # 3).

Análisis de Nodos, utilización del teorema de Norton - Electrónica UnicromAnálisis de Nodos, simplificación del circuito  -  Electrónica Unicrom
Figura # 2 Figura # 3

En el análisis de nodos, es más cómodo utilizar conductancias en vez de resistencias. Se transforma cada una de ellas en su valor de conductancia correspondiente y se obtiene el circuito que sigue:

Análisis de Nodos, Cambio de resistencias por conductancias - Electrónica Unicrom

Se escoge el nodo inferior (unión de todas las resistencias menos la de 5 ohmios) como nodo de referencia y se etiquetan los otros nodos V1 y V2, como se ve en al figura.

Se implementa la tabla de dos filas (2 ecuaciones) pues hay dos nodos sin tomar en cuenta el nodo de referencia.

Análisis de Nodos, tabla de ecuaciones - Electrónica Unicrom

Con la tabla generada se procede a la solución de las variables V1 y V2, ya sea por el método de sustitución o con ayuda de determinantes. Los resultados son:
V1 = 9.15 voltios, V2 = - 6.5 voltios

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