Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бандурин TOE 1

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
2.08 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.8.

 

 

 

 

 

 

По

закону

 

 

Ома:

(E2 )

=

E2

 

= 0,857 А,

тогда

 

 

 

I2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R + 2R ×(3R + R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R + (3R + R)

 

 

(E2 )

(E2 )

×

2R

 

= 0, 286 А.

 

 

 

 

 

I4

= I2

2R + (3R + R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет подсхемы с источником тока J .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UJ

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

R

 

I4(J)

b

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3R

 

 

 

2R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.9.

 

 

 

 

 

 

Узлы b и d объединяем, тогда по правилу разброса

 

 

 

 

(

 

)

 

 

3R + 2R × R

 

 

 

 

 

 

 

 

J

= J ×

 

 

 

2R + R

 

=1,571

А.

 

 

 

 

I4

 

 

 

 

3R +

2R × R

 

 

 

 

 

 

 

 

R +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R + R

 

 

 

 

 

Находим результирующий ток I4 ,

как алгебраическую сумму

частичных токов (частичный ток, совпадающий по направлению с

результирующим током, берем со знаком “+”):

 

 

 

 

I4 = I4( E1 ) - I4( E2 ) - I4( J ) = 0,143 - 0,286 -1,571 = -1,714 А.

 

 

Рассчитанный ток I4

совпадает с током I4 , найденным в п.2.

 

 

 

Используем метод преобразований

 

Для расчета тока I4 исходную схему относительно ветви ab преобразуем до одноконтурной схемы, в которой будет протекать искомый ток I4 .

61

Для этого преобразования проведем в несколько этапов. Вначале перенесем источник тока J на сопротивления ветвей ac и cd:

Рис. 4.10.

Затем преобразуем источники тока в ЭДС:

E3 = 3R × J = 600 В и E4 = R × J = 200 В.

Рис. 4.11.

Далее преобразуем параллельное соединение ЭДС и сопротивления ветвей bc и cdb:

Rэ

=

 

 

1

 

= 66,666 Ом;

 

 

 

+

1

 

 

1

2R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

Eэ

=

E2 + E4

- E1

 

× Rэ = 200 В.

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

В результате получаем одноконтурную схему с искомым током I4 :

62

 

 

Рис. 4.12.

 

 

Тогда по закону Ома:

E3 Eэ

 

 

 

 

I4 =

= -1,714 А.

 

R + 3R + Rэ

 

 

 

Найденный ток I4 совпадает с результатами п.2. и п.4.1.4.

Определяем ток в ветви ab методом эквивалентного генератора

Находим напряжение холостого хода U ( xx) в ветви ab.

 

 

 

 

 

4

 

 

Рис. 4.13.

 

 

По методу контурных токов:

 

 

 

 

 

I22 = J ;

 

 

 

(2R + R) × I11 - 2R × I22 = E1 - E2 ,

тогда I

= E1 - E2 + 2R × I22

=1 А; I ( xx) = I

22

I = 2 −1 = 1 А.

11

2R + R

3

 

11

 

 

 

 

 

63

По 2 закону Кирхгофа: U4( xx)

= -3R × J - 2R × I3( xx) = -800 В, тогда

ЭДС эквивалентного генератора равна E

Г

= U ( xx) = −800 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Находим сопротивление эквивалентного генератора RГ :

 

 

 

 

Рис. 4.14.

 

 

 

RГ = 3R + R × 2R = 366.666 Ом.

 

 

 

R + 2R

 

 

(кз) эквивалентного гене-

Находим ток короткого замыкания

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

ратора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кз)

= J Г

=

EГ

= -2.182 А.

I4

 

RГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим ток в ветви ab аналитически по двум формулам:

I4

 

=

EГ

 

 

= -1.714

А;

 

 

 

 

 

 

 

RГ

+ R

 

 

 

 

I4

=

J Г

 

 

 

= -1.714

А.

+

R

 

 

 

 

 

1

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим ток в ветви ab графически:

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

Точка пересечения внешней ВАХ эквивалентного генератора с ВАХ резистора R = 100 Ом (U4 = R × I4 =100 × I4 В) дает решение:

I4 » -1,7 А.

Аналитический и графический расчет методом эквивалентного генератора позволяет найти ток I4 , который совпадает с результата-

ми п.2. и п.4.

Для контура без источника тока, например, bcdb строим потенциальную диаграмму. При этом обозначаем промежуточную точку k и принимаем потенциал точки b, как и в методе узловых потенциалов, равным нулю, т.е. ϕb = 0 .

Рис. 4.16.

Тогда при принятом обходе выбранного контура против часовой стрелки, проводим расчет потенциалов точек:

ϕc = ϕb - 2R × I3 = 0 - 200 × 0, 429 = -85,8 В;

ϕk = ϕc - R × I2 = -85,8 -100 × 0,143 = -100,1 В; ϕd = ϕk + E2 = -100,1 + 200 = 99,9 В;

ϕb = ϕd - E1 = 99,9 -100 = -0,1 » 0 ,

т.е. расчеты проведены верно, т.к. получилось ϕb » 0 и потенциалы точек ϕc и ϕd совпали с ранее найденными значениями в методе узловых потенциалов.

Следует отметить, что при расчете потенциалов точек напряжения и ЭДС берутся со знаком “+” в том случае, когда при обходе контура перемещаемся от “-” к “+”.

Строим потенциальную диаграмму:

65

Рис. 4.17.

Определяем показание вольтметра двумя методами, который включен между узлами d и a.

Как разность потенциалов узлов схемы, которые найдены в

методе узловых потенциалов:

UV = ϕd − ϕa = 100 − (−171, 447) = 271, 447 В.

По 2 закону Кирхгофа:

Рис. 4.18.

UV - E1 = -R × I4 или UV = E1 - R × I4 =100 -100 × (-1,714) = 271, 4 В.

Т.е. результаты расчета показания вольтметра двумя методами совпали между собой.

Необходимо сформулировать вывод по выполненным пунктам задания, в котором сравнить результаты вычислений и оценить трудоемкость методов расчета.

66

4.2.Документ MathCad

1.1. Решение матричного уравнения:

X

A 1 B

2.143

 

 

 

 

0.143

I1

X1

I2

X2

0.429

I3

X3

I4

X4

X

I5

X

UJ

X

1.714

 

5

 

6

 

 

 

0.286

 

 

 

 

271.429

 

 

 

 

1.2. Значения токов и напряжения на источнике тока:

I1 2.143

I2 0.143

I3 0.429

I4 1.714

I5 0.286

UJ 271.429

67

2.Метод контур ных токов

2.1.Определение значений контурных токов и напряжения на источнике тока:

J33

J

 

 

 

 

 

 

3R

2R

0

E1

E2

A1

2R

6R

0

B1

J33 R

 

0

R

1

E1

 

J33 R

X1

A1 1 B1

 

 

 

 

 

0.143

 

J11

X1

 

 

 

 

 

 

1

X1

0.286

 

J22

X12

 

271.429

 

UJk

 

X13

 

 

 

 

 

2.2.Значения контурных токов и напряжения на источнике тока:

J11

0.143

J22

0.286

UJk

271.429

2.3. Определение токов в ветвях:

 

I1k

J11

J33

I1k

2.143

I2k

J11

 

I2k

0.143

I3k

J22

J11

I3k

0.429

I4k

J22

J33

I4k

1.714

I5k

J22

 

I5k

0.286

3.Метод узловых потенциалов

3.1.Определение значений потенциалов узлов a и c : b 0

d E1

b

d 100

 

 

68

69

4.2. Потребляемая мощность

Pp

I22 R

I32 2R

I42 R I52 3R

Pp

357.143

 

 

 

4.3. Погрешность

 

 

 

Pv Pp

 

100

0

 

 

 

 

 

Pv

 

 

 

 

 

 

5.Определение тока в ветви ab I4

5.1.Метод наложения

5.1.1.Расчет подсхемы с ЭДС E1

I2'

 

 

 

 

 

 

 

 

E1

 

 

 

 

 

 

I2'

0.429

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

2R (3R

R)

 

 

 

 

 

 

2R

 

(3R

R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I4'

I2'

 

 

 

 

2R

 

 

 

 

 

 

I4'

0.143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R

(3R

R)

 

5.1.2. Расчет подсхемы с ЭДС E2

 

I2''

 

 

 

 

 

 

 

 

E2

 

 

 

 

 

 

I2''

0.857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

2R (3R

R)

 

 

 

 

 

 

 

 

2R

 

(3R

R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I4''

 

I2''

 

 

 

2R

 

 

 

 

 

 

I4''

0.286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R

(3R

R)

 

5.1.3. Расчет подсхемы с источником тока J

 

 

 

 

 

 

 

3R

 

2R R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I4'''

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I4'''

1.571

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

3R

2R R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.4. Расчет результирующего тока I4

 

I4

I4'

I4''

I4'''

 

 

 

 

 

 

I4

1.714

70

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]