Экспериментальная проверка некоторых методов расчета линейных электрических цепей

Целью работы является экспериментальная проверка метода узловых потенциалов, метода контурных токов, принципа и метода наложения и принципа взаимности, расчет на основании экспериментальных данных входных и взаимных проводимостей и передаточных коэффициентов по напряжению ветвей электрической цепи, экспериментальная проверка линейных соотношений в линейной электрической цепи.

Основные теоретические положения Метод узловых потенциалов

Этот метод является одним из основных методов расчета электрических цепей.

Метод можно разбить на 2 этапа.

На первом этапе потенциал одного из узлов электрической цепи (для определенности – узла с наибольшим порядковым номером ) принимают равным нулю, а для нахождения потенциалов остальных узлов записывают и решают стандартную систему уравнений следующего вида:

где коэффициенты и , называемые собственными взаимными узловыми проводимостями, соответственно равны: первая – сумме проводимостей всех ветвей электрической цепи, сходящихся в узле, а вторая – взятой со знаком минус сумме проводимостей всех ветвей, напрямую соединяющих и узлы, а так называемые расчетные узловые токи равны алгебраической сумме токов короткого замыкания всех ветвей, сходящихся в узле.

На втором этапе по найденным из решения системы потенциалам узлов

с учетом по закону Ома (в том числе для ветвей, содержащих источники ЭДС) рассчитывают токи в ветвях цепи.

Для цепи с тремя узлами стандартная система уравнений метода узловых потенциалов состоит из двух уравнений, каждое из которых содержит по два слагаемых.

Метод контурных токов

В методе контурных токов вначале вычисляют некоторые расчетные, так называемые «контурные» токи , после чего путем алгебраического суммирования соответствующих контурных токов рассчитывают реальные токи в ветвях электрической цепи.

Порядок стандартной системы уравнений, решаемой в этом методе, равен количеству независимых контуров схемы, не содержащих источников тока.

Контура называют независимыми, если при их выборе выполняются следующие правила: в схеме не остается ни одной ветви, не вошедшей хотя бы в один контур, каждый последующий контур отличается от всех предыдущих хотя бы одной новой ветвью.

Для независимых контуров стандартная система уравнений метода контурных токов имеет вид:

где – полное (или собственное) сопротивление контура, равное сумме сопротивлений всех ветвей, образующих этот контур, сопротивление смежной ветви (смежных ветвей) между и контурами (смежными называются ветви, вошедшие в состав обоих рассматриваемых контуров), равное алгебраической сумме сопротивлений этих ветвей (сумма берется положительной, если контурные токи и в смежных ветвях совпадают по направлению, или отрицательной, если нет), а полная (контурная) ЭДС контура, равная алгебраической сумме ЭДС всех источников электроэнергии, входящих в образующие контур ветви.

Для схемы с тремя независимыми контурами стандартная система уравнений метода контурных токов содержит три уравнения, в каждом из которых по три слагаемых.