Teorema de Thevenin

TEOREMA DE THEVENIN

Dentro de la teoría de circuitos se puede encontrar el Teorema de Thévenin como uno de sus enunciados más básicos. Su aplicación es importante, ya que permite realizar interesantes cálculos que permiten simplificar el funcionamiento de un sistema eléctrico.

Comprender, diseñar y saber modificar circuitos eléctricos es una de las principales habilidades de un electricista. Teniendo este último nociones sobre física importantes para comprender las distintas leyes y teoremas que mantienen estable la corriente eléctrica.

Sus aplicaciones garantizan incontables ventajas cuando se utiliza adecuadamente, de aquí la importante de leer al respecto.

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Tabla de Contenido

    ¿Qué es el teorema de Thevenin?

    Gracias al teorema de Thevenin se puede lograr simplificar los circuitos complejos empleando una sola fuente de voltaje y una resistencia en serie. Aunque para este último también es posible utilizar una impedancia en serie para analizar las corrientes lineales.

    Expresa que al contar con dos terminales A y B incorporados en la estructura del circuito eléctrico, se puede simplificar el circuito. Según la teoría, sólo a través de la resistencia del circuito transformado el pase de la corriente se mantendrá constante.

    Orígenes del teorema

    El planteamiento de esta idea surge para el año de 1853 gracias al científico alemán Hermman von Helmholtz. El científico sería la persona que por primera vez dejaría en evidencia el procedimiento que se proponía para este teorema.

    No obstante, el interés de la comunidad no se hacía presente dentro de la relevancia científica que suponía. Sería en el año 1883, por parte del francés León Charles Thévenin, que se descubriría el teorema Thévenin, ahora con su apellido.

    Planteamiento del teorema

    El teorema funcionará ante un circuito original que exija muchas resistencias, cuando se plantea calcular intensidad, tensión o potencia de alguna de ellas. También es válido cuando alguna de ellas se ubique entre los puntos A y B de un circuito más amplio.

    Se plantea que es totalmente posible construir un circuito equivalente de tamaño más reducido. El mismo solo deberá depender de una sola resistencia y una fuente proveedora de tensión colocada en serie.

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    Los valores que se le corresponde a cada elemento son conocidos como resistencia de Thévenin y tensión de Thévenin. Mismo que serán equivalentes al valor representativo que ocupe la resistencia entre A y B, mejor llamada resistencia de carga.

    ¿Cómo calcular la resistencia de Thevenin?

    Cuando se quiere obtener el valor de la resistencia de Thévenin (RTH), deben reemplazarse las fuentes de tensión. Estas deberán estar previamente integradas al circuito original por medio de un corto circuito.

    Para la situación de las fuentes de corrientes, serán las que pasarán a convertirse en un circuito abierto. Es en este momento en donde se procede a calcular las resistencias totales que está proyectando el circuito.

    Al momento de calcular la resistencia de Thévenin, existen múltiples métodos que agilizan los procedimientos. El más utilizado involucra agrupar las resistencias en forma paralela para así transformarlas en una sola.

    Es en este punto en donde el circuito equivalente es importante que solo contenga resistencias en serie. Se debe a que serán sumadas, siguiente el teorema de Thévenin se obtiene como resultado el RTH total.

    En el supuesto de que esté trabajando sobre un circuito de corriente alterna, entonces conviene aplicar los cálculos de la impedancia equivalente.

    ¿Cómo calcular la tensión de Thévenin?

    En el mismo circuito original base es posible calcular la tensión circulante entre los mencionados puntos A y B. La mejor opción o método siempre será realizar la suma y resta de los valores que correspondan a la fuente de tensión.

    Lo anterior debe aplicarse con las caídas de tensión provenientes de las resistencias. No obstante, en esta situación se aplican las leyes de Kirchhoff, la conocida ley de Ohm u otro método considerado válido.

    ¿Cómo aplicar el teorema de Thevenin?

    Al momento de construir un circuito equivalente de Thévenin, todos los cálculos a realizar serán muy sencillos. Gracias a esto el tiempo de trabajo se reduce y el esfuerzo será menor, a diferencia de un circuito completo original.

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    Sin embargo, ¿cómo es posible aplicar el teorema de Thévenin y no fracasar en el intento?, aquí se toman los siguientes pasos:

    1. Eliminando las fuentes de alimentación que estén dentro del circuito original se halla fácilmente la resistencia de Thévenin. Luego será el momento de calcular el valor total de la resistencia que exista entre el punto A y B.

    Dicho punto es fácil de localizar porque se encuentra siempre conectado a la resistencia de carga.

    1. En el caso de que se quiera encontrar la tensión de Thévenin, deberá eliminarse la resistencia de carga. De esta forma se procede a calcular los voltajes entre los puntos de conexión abiertos (donde estaba previamente).
    2. Ya se puede iniciar el proceso de construcción para el circuito equivalente empleado la tensión de Thevenin y resistencia Thevenin en serie. Bastará con conectar la resistencia de carga entre los puntos de conexión que se encuentren abiertos dentro de este circuito.
    3. Haciendo uso de las reglas básicas para circuitos en serie, se procede a analizar la tensión y corriente de la resistencia.

    Ventajas de emplear el teorema de Thevenin

    La teoría de circuitos cuenta con el excelente postulado del teorema de Thévenin, el más aplicable de todos. La facilidad que garantiza para poder trabajar con circuitos complejos es algo que muy pocos planteamientos logran ofrecer.

    Algunas de las ventajas que proporciona este teorema son:

    • Se adapta a las aplicaciones que deban realizarse a cualquier elemento del circuito. Solo es necesario que cuente previamente con una fuente independiente.
    • El teorema permite crear un circuito equivalente proveniente de uno más grande, calculando en menos tiempo los valores de los voltajes. También agiliza el cálculo de la potencia o corriente de un circuito cuando se conecta a la carga.
    • Ha logrado ser tan funcional que es posible en la actualidad encontrar un circuito equivalente en cualquier circuito complejo.

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