- •«Разветвленные линейные электрические цепи постоянного тока»
- •Упростим исходную схему.
- •Составим систему уравнений по законам Кирхгофа:
- •Найдем токи методом контурных токов:
- •Найдем токи методом узловых потенциалов:
- •Сравним результаты:
- •Баланс мощностей:
- •Метод эквивалентного генератора:
- •Выводы:
- •Список литературы:
-
Упростим исходную схему.
Так как значение J1 равно нулю, ток через ветвь J1 не течет. Эту ветвь исключаем из данной по условию цепи. Расставим токи:
Рисунок 2 – Исходная схема с обозначенными токами без ветви J1
Заменим источники токи эквивалентным ЭДС. В данном случае имеется один активный источник тока – J3, заменим его эквивалентным ЭДС E4.
Рисунок 3 – Схема после замены источника тока J3 источником ЭДС E4
Заменим источники ЭДС E3 и E4 эквивалентным E34.
Рисунок 4 – Схема после замены источниковE1 и E3 эквивалентным E13
-
Составим систему уравнений по законам Кирхгофа:
В данной разветвленной цепи имеется 4 узла, 6 ветвей, 6 контуров.
Рисунок 5 – Узлы на схеме
Составим У-1=4-1=3 уравнения по первому закону Кирхгофа относительно узлов:
По второму закону В-У+1=6+4-1=3 уравнений относительно контуров:
Всего уравнений в системе 6 – равно количеству ветвей.
-
Найдем токи методом контурных токов:
Примем для 3-х контуров одинаковое направление обхода по часовой стрелке и обозначим на схеме контурные токи:
Рисунок 6 –Контурные токи на схеме
Выразим контурные токи через токи свободных ветвей:
Составим матрицу по методу контурных токов:
Решив матрицу методом Крамера, найдем контурные токи:
Найдем токи свободных ветвей:
Токи смежных ветвей из1-го закона Кирхгофа:
-
Найдем токи методом узловых потенциалов:
Для нахождения токов методом узловых потенциалов обозначим на схеме узлы:
Рисунок 7 – Обозначение узлов на схеме
Потенциал φ0 примем равным 0.
Составим матрицу по методу узловых потенциалов:
Найдем узловые потенциалы, решив её методом Крамера:
Зная значения узловых потенциалов, найдем токи по закону Ома для участка цепи:
-
Сравним результаты:
Сравним результаты, полученные с помощью методов контурных токов и узловых потенциалов и в программе MicroCap:
Таблица 2 – Сравнение полученных результатов
Ток |
Метод контурных токов |
Метод узловых потенциалов |
MicroCap |
I1 |
0.805 A |
0.805 A |
804.937 mA |
I2 |
0.172 А |
0.172 А |
171.995 mA |
I3 |
0.977 A |
0.977 A |
976.932 mA |
I4 |
0.299 A |
0.299 A |
299.474 mA |
I5 |
0.471 A |
0.471 A |
471.469 mA |
I6 |
0.505 A |
0.505 A |
505.463 mA |
Рисунок 8 – Расчет токов в MicroCap
Рисунок 9 – Расчет напряжений в MicroCap
Результаты при сопоставлении оказались практически одинаковыми (в MicroCap расчет точнее), можно сказать, что токи рассчитаны верно.