Метод узлового напряжения




Является частным случаем предыдущего метода и применяется для расчета токов в ветвях с двумя узлами.

1. Выбирается направление тока в ветвях, одинаковое для всех ветвей

(например, от узла b к a).

2. Определяется узловое напряжение:

,

где - проводимость к-той ветви;

- э.д.с. к-той ветви (, если направлена по току в к-той ветви)

3. Определяются токи в ветвях:

Потенциальная диаграмма

Для построения потенциальной диаграммы:

1. выбирают произвольно направление обхода заданного контура.

2. принимают потенциал одной из точек контура равным нулю.

3. рассчитывают потенциалы всех других точек через потенциал предыдущей точки по формулам:

- для участков, содержащих резисторы ( >0, если совпадает с обходом контура);

- для участков, содержащих источники э.д.с. ( >0, если совпадает с обходом контура).

Строят график , откладывая по оси абсцисс сопротивления участков контура (внутренние сопротивления источников э.д.с. принимаются равными нулю), а по оси ординат – потенциалы точек контура между каждой парой элементов.

Баланс мощности электрической цепи

Правильность расчета токов в схеме проверяется составлением уравнения баланса мощностей:

,

где - мощность источника. (, если совпадает по направлению с );

- мощность приемника.


Пример расчета

 

Рис. 3 - Исходная схема

 

Дано: E1 = 10В, E2 = 20 B, E3 = 30 B,

R1 = R2 = R3 = 2 Oм,

R4 = R5 = R6 = 1 Oм

Задание:

1. Преобразовать звезду R1 R2 R4 (рис.3) в треугольник.

2. Определить токи в ветвях исходной схемы методами:

- непосредственного применения законов Кирхгофа;

- методом наложения;

- методом контурных токов.

3. Определить токи в ветвях преобразованной схемы методом узловых потенциалов.

4. Определить ток через R3 методом эквивалентного генератора.

5. Составить баланс мощностей для преобразованной схемы.

6. Построить потенциальную диаграмму для контура АВЕДСА исходной схемы.

Решение:

1.Преобразуем звезду R1 R2 R4 в треугольник.

 

 

 

Рис.4 - Преобразованная схема

Преобразованная схема имеет вид, показанный на рис.4.

А) Расчет по законам Кирхгофа

Число узлов в исходной схеме n = 4.

Число ветвей m = 6.

Составляем (n – 1) = 3 уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов А, С,Д и (m-n+1)= 3 уравнений по второму закону Кирхгофа для выделенных контуров с учетом выбранного направления их обхода.

 

 

Подставляем численные значения э.д.с. и сопротивлений.

Решая систему уравнений, имеем:

; ; ; ; ; ;

б) Расчет по методу наложения

 

 

 

 

Рис.5 - Частная схема 1

 

 

 

 

Рис. 6 - Частная схема 2

 

 

Рис.7 - Частная схема 3

Составляем частные схемы, оставляя в каждой один источник э.д.с.

Определяем токи в частных схемах.

I схема:

Преобразуем треугольник R2 R4 R5 в звезду:

;

;

;

 

;

;

;

;

 

Рис. 8 – К расчету частной схемы 1

;

;

;

;

; ;

2 схема:

Преобразуем звезду R1 R3 R6 в треугольник:

 

 

Рис.9 - К расчету частной схемы 2

 

 

 

Рис. 10 - К расчету частной схемы 2

;

;

;

;

; ; ; ;

; ;

; ;

;

 

3 cхема:

Преобразуем треугольник R2 R4 R5 в звезду:

; ;

;

;

;

;

; ;

; ;

;

; ;

Токи в ветвях исходной схемы:

В) Расчет по методу контурных токов

Необходимо составить m – n + 1 = 3 уравнения по II закону Кирхгофа.

Контурные токи: ; ;

 

 

 

 

 

Рис. 11 - Схема к расчету по МКТ

Собственные сопротивления контуров:

Общие сопротивления контуров:

Контурные Э.Д.С.:

Система уравнений по II закону Кирхгофа имеет вид:

Подставляем численные значения э.д.с. и сопротивлений:

Решая систему, определяем контурные токи, а через них – токи в ветвях:

; ;

; ;



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: