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Analyse des circuits

Index de l'article

Théorèmes et lois


 

Problématique de l'analyse des circuits

Il s'agit de déterminer les courants dans un ou plusieurs branches ainsi que les tensions aux bornes d'un ou plusieurs éléments du circuit. Plusieurs méthodes permettent généralement d'aboutir à la réponse mais il faut être capable lors d'une analyse de circuit de choisir la bonne méthode pour éviter les calculs longs et ennuyeux.
 

 

Les lois fondamentaux de l'analyse des circuits: Loi de Kirchhoff

Loi de Kirchhoff des mailles

 

Loi de Kirschoff des mailles
La somme algébrique des tensions dans une maille est égale à zéro.

Loi de Kirchhoff des noeuds

Loi de Kirschoff des noeuds
I2 + I5 = I1 + I3 + I4
La somme des courants qui entrent dans un noeud est égale à la somme de courant qui en ressort.

 

Analyse de circuit par les lois de Kirchhoff

Analyse de circuit par les lois de Kirschoff
On attribue à chaque maille un sens de parcourt de courant arbitraire. On compte le nombre de noeud (n=3). On écrit n-1 équation de noeud. Deux équations possibles.
Noeud A: i1 = i2 + i3
noeud B: i3 = i4 + i5
On compte le nombre de branche (b=5), on écrit b-n+1 équation de maille
↔ 5 - 3 + 1 = 3

 

42

 

Ce système se résout par les méthodes d'algèbre linéaire.
En électronique l'utilisation systématique des lois de Kirchhoff est lourde, en effet la complexité des chemins rencontrés rend parfois impossible l'analyse des circuits par les lois de Kirchhoff. Il est souvent préférable d'utiliser un certain nombre de théorème simplifiant considérablement les calculs de circuit.

 
 
 

43



 

Transformation série parallèle et parallèle série

 
 

Notion de générateur de tension et courant

 
 

Générateur de tension

 
  • Générateur de tension idéale:

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  • Générateur de tension réelle:

45

 

Générateur de courant

 
  • Générateur de courant idéal:

46

  • Générateur de courant réel:

47

 
 

On montre que:

 

48

 
 

Transformation série parallèle et parallèle série

 
 
 

Transformation série parallèle et parallèle série


Diviseur de tension

 
 
 

Diviseur de tension

 

Généralité

 
 
 

51


Diviseur de courant

 
 
 

Diviseur de courant

 

Généralité

 
 
 

53


 

 

Théorème de Thevenin

 
 

Théorème de Thevenin

 

Enoncé du théorème

 
 

Tous réseau linéaire actif présentant des connexions de sorties A B comme le montre la figure1 ci-dessus peut être remplacé par une source de tension f.e.m.Eth et de résistance interne f.e.m.Rth.
La f.e.m.Eth est égale à la tension à vide aux bornes du dipôle AB.
La résistance interne Rth est obtenue en résistance passive toutes les sources autonomes.
Rendre passive une source c'est court-circuiter toutes les sources de tension et ouvrir toutes les sources de courant.

 
 

Calcul de Eth

 
 
 

Calcul de Eth

 

Calcul de Rth

 
 

Calcul de Rth

 

Calculons RTh

 
 

Calculons RTh



Exercice d'application

 
 
 

58

 

Calcul de Eth

 

59

 

 

 

Calcul de Rth

 

60



 

Le théorème de NORTON

 
 
 

théorème de NORTON

 

Enoncé du théorème

 
 

Tout réseau linéaire actif présente des connexions de sortie A et B, comme le montre la figure3 peut être remplacée par une source de courant IN en parallèle avec une résistance interne RN. Le courant nominal IN est égal au courant du court-circuit du dipôle AB.
La résistance interne est obtenue en rendant passive toutes les sources autonomes.

 
 
 

62

 

Calcul de IN

 

Calcul de IN

 

Calcul de RN

 
 
 
 

Calcul de RN


 

 

 

 

Théorème de superposition

 
 

Enoncé du théorème

 
 

Le théorème de superposition dit que l'intensité de courant dans une branche ou la tension aux bornes d'un dipôle appartenant à un circuit comportant 2 ou plusieurs sources autonomes ou indépendantes est égale à la somme algébrique des intensités ou des tensions que ferait passer séparément chaque source en rendant passive les autres sources.

 
 

65


 
 

 

 

 

Théorème de Kenelly : transformation étoile (Y) triangle (A) et triangle étoile

 
 
 

66


 

 

 

Méthode des mailles indépendantes

 
 

Lorsqu'un circuit comporte b branches et n noeuds, l'analyse systématique par les lois de Kirchhoff requièrent b-n+1 équations de maille et n-1 équations de noeud. Ce qui fait b, équations à b inconnues. On peut diminuer considérablement ce nombre d'équation en utilisant la méthode des mailles indépendante.
On choisit des mailles indépendantes (b-n+1). A chacun de ces mailles on affecte un courant de maille. On écrit alors la loi de Kirchhoff des mailles pour chacun de ces mailles.

 
 
 

67


 

 

 

Théorème de Millman

 
 

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Analyse par les lois de Kirchhoff (en alternatif)

 

Loi de Kirchhoff des mailles

 

La somme algébrique des tensions dans une maille est égale à zéro.

 
 

04

La loi de Kirchhoff des noeuds

 

I2 + I5 = I1 + I3 + I4
La somme des courants qui entrent dans un noeud est égale à la somme de courant qui en ressort.

 
 

05
On attribue à chaque maille un sens de parcourt de courant arbitraire. On compte le nombre de  noeud (n=2). On écrit n-1 équation de noeud. Deux équations possibles.
Noeud A: i1 = i2 + i3
On compte le nombre de branche (b=3), et on écrit b-n+1 équation de maille


 

 


transformation série parallèle et parallèle série (en alternatif)

 

On montre que les deux schémas suivants sont équivalents.

 
 

06
Avec I=E/Z
On se propose de calculer la tension UZ3

 
 

07


 


Diviseur de tension et de courant (en alternatif)

 

Diviseur de tension

 
 

08

Cas général

 
 

09

Diviseur de courant

 
 

10

Cas général

 
 

11


 

 


Théorème de Thevenin (en alternatif)

 
 

12

Enoncé du Théorème

 

Tous réseau linéaire actif présentant des connexions de sorties A B comme le montre la figure1 ci-dessus peut être remplacé par une source de tension Eth et de l'impédance interne Zth.
La f.e.m Eth est égale à la tension à vide aux bornes du dipôle AB.
La résistance interne Rth est obtenue en résistance passive toutes les sources autonomes.
Rendre passive une source c'est court-circuiter toutes les sources de tension et ouvrir toutes les sources de courant.

 
 

13

Calcul de ZTh

 
 

14


 

 


Théorème de Norton (en alternatif)

 
 

15

Enoncé du théorème

 

Tous réseau linéaire actif présentant des connexions de sortie A et B comme le montre la figire1 et figure 2. Peut être remplacé par une source de courant IN branchée en parallèle avec une impédance ZN.

  • Le courant nominal IN est égal au courant du court circuit du dipôle AB
  • L'impédance interne Zn est obtenue en rendant passive toutes les sources autonomes.

On montre que les théorème de Thevenins et de Norton sont équivalents. Il suffit de faire une transformation série parallèle, parallèle série.

 
 

16

Calcul de IN

 
 

17

Calcul de ZN

 
 

18


 

 


Théorème de superposition

 

Enoncé du théorème

 

Le théorème de superposition stipule que l'intensité de courant dans une branche ou la tension aux bornes d'un dipôle appartenant à un circuit comportant 2 ou plusieurs sources autonomes ou indépendantes est égale à la somme algébrique des intensités ou des tensions que ferait passer séparément chaque source en rendant passive les autres sources.

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