Diez errores comunes en el análisis de circuitos

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Por John Santiago

El análisis de circuitos es un tema delicado, y es fácil cometer ciertos errores, especialmente al principio. Usted puede reducir sus probabilidades de cometer estos errores comunes revisando la siguiente lista.

No etiquetar las polaridades de voltaje y las direcciones de corriente

Cuando se analiza cualquier circuito, el primer paso es etiquetar correctamente las polaridades de voltaje y la dirección de la corriente para cada dispositivo en el circuito. Las etiquetas de los circuitos sirven como marcas de referencia para lo que está sucediendo en el circuito.

Si sus respuestas son negativas, eso no significa que sus respuestas sean erróneas. Sólo significa que sus respuestas son opuestas a sus marcas de referencia.

Cometiendo errores matemáticos comunes en el diseño de circuitos

Los errores aritméticos y algebraicos simples pueden costarle al diseñar circuitos. Si su cálculo está desactivado por un decimal, su circuito no funcionará como se diseñó. Los errores trigonométricos básicos también son problemáticos, porque si no haces bien la trigonometría, estropearás los cálculos importantes que involucran números imaginarios y complejos.

Y cuando se trabaja con circuitos de primer y segundo orden, también es necesario evitar errores de cálculo. Siempre presta atención a tus cálculos y vuelve a revisar tus matemáticas.

Hacer suposiciones incorrectas acerca de los circuitos abiertos y los cortocircuitos

No se puede asumir que el voltaje a través de un circuito abierto es cero sólo porque la corriente a través de un circuito abierto es cero. Del mismo modo, no se puede asumir que la corriente a través de un cortocircuito es cero sólo porque el voltaje a través del cortocircuito es cero.

En cambio, recuerde que un circuito abierto tiene una resistencia infinita, teniendo cualquier valor de voltaje a través del circuito abierto pero sin corriente a través de él. El cortocircuito es como un trozo de alambre sin resistencia, por lo que cualquier cantidad de corriente puede fluir a través de él.

Olvidando que el voltaje a través de una fuente de corriente puede ser cualquier valor

Algunos estudiantes asumen que el voltaje a través de una fuente de corriente constante es cero, pero ese no es el caso. El voltaje a través de una fuente de corriente puede ser cualquier valor.

Los estudiantes que cometen este error a menudo olvidan que en términos de resistencia, una fuente de corriente constante es un dispositivo que tiene resistencia infinita (como un circuito abierto). Y un circuito abierto puede tener cualquier voltaje a través de él. De hecho, utilizar una fuente de corriente constante con un valor cero equivale a sustituir la fuente de corriente por un circuito abierto.

Identificación errónea de las conexiones de dispositivos en serie y en paralelo

Los estudiantes que empiezan a analizar los circuitos a menudo se esfuerzan por identificar la diferencia entre las conexiones en serie y en paralelo de los dispositivos. Para evitar cometer este error, recuerde lo siguiente:

  • Conexiones en serie: Para que dos dispositivos se conecten en serie, sólo estos dos dispositivos pueden compartir un punto de unión (o nodo) común. Si tres o más dispositivos comparten un nodo, los dispositivos no están en serie. Todos los dispositivos conectados en serie comparten una corriente común.
  • Conexiones en paralelo: Los dispositivos conectados en paralelo deben compartir dos puntos de unión (o nodos) comunes. Todos los dispositivos conectados en paralelo comparten una tensión común.

Simplificación incorrecta de los circuitos

La simplificación de circuitos complejos puede facilitar su análisis (además puede probar diferentes cargas para cumplir con los requisitos de los circuitos). Pero si se estropea la simplificación, inevitablemente se pierden terminales, resultando en un circuito que no es equivalente.

Asegúrese de no perder los terminales de interés a medida que simplifica el circuito. Si está interesado en un par de terminales específicos, una opción es convertir el circuito de modo que todos los elementos estén conectados en paralelo o todos los elementos estén conectados en serie en el par de terminales.

Aplicación incorrecta de circuitos transformados

Cuando realice la transformación de la fuente, recuerde que los dos circuitos son equivalentes sólo en los terminales de interés. Si olvida esto, puede malinterpretar el valor de salida real.

Verifique su circuito transformado con otras técnicas de análisis de circuitos derivadas de las leyes de voltaje y corriente de Kirchhoff, tales como la transformación de la fuente y las técnicas de divisor de voltaje y corriente. O simplemente puede aplicar las leyes de Kirchhoff para comprobar sus resultados.

Formulación incorrecta de ecuaciones de tensión en nodos

El propósito del análisis de nodos de voltaje es encontrar los voltajes a través de los dispositivos en un circuito. Un error común es intentar escribir una ecuación nodal a través de una fuente de voltaje cuando ninguno de sus terminales está conectado a tierra. Este enfoque no es válido porque una ecuación nodal básica no puede ser escrita a través de una fuente de voltaje. En su lugar, debe tratar la fuente de tensión para este caso especial como un nodo (conocido como supernodo).

Otra dificultad común con el análisis de nodos de tensión es la forma en que los estudiantes visualizan un nodo en un diagrama de circuito como un punto específico de un circuito. Cuando un nodo tiene tres o más ramas, los estudiantes tienden a hacer múltiples nodos de un solo nodo.

Verifique su trabajo en el análisis de nodos de tensión cuando sólo tiene fuentes independientes observando la simetría de la matriz de conductancias a lo largo de la diagonal. Si no es simétrico, entonces hiciste algo mal. También recuerda que cuando tienes fuentes dependientes, puedes o no tener simetría a lo largo de la diagonal de la matriz.

Configurar incorrectamente las ecuaciones de corriente de malla

No puedes formar una ecuación de corriente de malla cuando tu malla incluye una fuente de corriente, porque el voltaje a través de una fuente de corriente puede ser cualquier valor. Es necesario evitar (o derivar) la fuente de corriente para que no forme parte de las ecuaciones de malla del circuito. Si la fuente de corriente es parte de dos mallas, entonces puedes formar una supermalla para escribir la ecuación de corriente de malla.

Para mayor consistencia, haga que sus corrientes de malla apunten en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj). Terminarás con una matriz de resistencias simétrica, con elementos positivos a lo largo de la diagonal principal y negativos fuera de la diagonal. Mejor aún, si su matriz resultante tiene estas características, entonces sabrá que probablemente ha formulado las ecuaciones de corriente de malla correctamente.

Dar su respuesta final en términos de una variable dependiente

La solución de una salida debe ser una función de una fuente independiente, no una fuente dependiente, incluso cuando su circuito tiene fuentes dependientes. Esto significa que necesitas eliminar la variable dependiente de tu respuesta escribiéndola en términos de una variable independiente.

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