Методы расчета сложных электрических цепей




Чтобы поближе познакомиться с методами расчёта сложных цепей, рассмотрим решении одной и той же задачи различными методами. Пусть задана сложная цепь (рисунок 4.7) содержащая два источника ЭДС работающих на одну нагрузку в виде общего сопротивлением R3. Источники ЭДС имеют внутренние сопротивления R1 и R2.

 

Рисунок 4.7(а) – Заданная для расчета сложная электрическая цепь постоянного тока

Метод узловых и контурных уравнений

Этот метод самый универсальный, им можно пользоваться для расчета любых сложных цепей, любой конфигурации и с любым количеством источников ЭДС. Для решения задачи воспользуемся указанным ранее алгоритмом расчета.

Задача 4.2

Дано: Е1 = 246 В, Е2 = 230 В, R1 = 0,3 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 24 Ом.

Найти: Значения токов во всех ветвях.

 

Рисунок 4.7 (б) – Предполагаемые направления токов

 

Решение

В рассматриваемой цепи 2 узла: К и М, наблюдается три контура: два внутренних и один внешний.

Построим систему уравнений по правилам расчета:

У нас 3 неизвестных тока – значит нужно построить 3 уравнения. По первому закону Кирхгофа составляем (n -1) уравнений, где n – число узлов. В заданной схеме 2 узла: n=2, следовательно - по первому закону Кирхгофа можно построить 1 уравнение. Еще два уравнения построим по второму закону Кирхгофа, для этого выделим в схеме 2 контура:

 

 

Рисунок 4.7 (в) – Выделение контуров для расчета

 

Выводы:

Ток во второй ветви получился отрицательным, следовательно, он течет в противоположную сторону, от предполагаемого в начале расчета. А источник второй ЭДС является не генератором, а потребителем – зарядным устройством.

 

Метод контурных токов

Решим эту же задачу методом контурных токов.

При применении этого метода предполагают что в каждом контуре циркулирует свой ток. Контурные токи – виртуальные, они не существуют. Пусть в первом контуре циркулирует ток – I1, а во втором – I2.

 

Задача 4.3

Дано: Е1 = 246 В, Е2 = 230 В, R1 = 0,3 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 24 Ом.

Найти: Значения токов во всех ветвях.

 

Рисунок 4.7(а) – Исходная заданная для расчета сложная электрическая цепь

Решение

Введем обозначение: пусть реальные токи обозначены как: i1, i2, i3, виртуальные токи обозначим как: I1, I2 (рисунок 4.7(г)).

 

 

Рисунок 4.7(г) – Цепь для расчета методом контурных токов

Выводы:

Очевидно, что мы получили тот же результат и ток во второй ветви по-прежнему течет в противоположном направлении.

 

Метод узлового напряжения

Нам предстоит ещё раз решить эту задачу, применяя ещё один метод – метод узлового напряжения. Этот метод предпочтителен, если в цепи при множестве контуров и ветвей всего два узла.

 

Задача 4.4

Дано: Е1 = 246 В, Е2 = 230 В, R1 = 0,3 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 24 Ом.

Найти: Значения токов во всех ветвях.

Решая задачу этим способом, предполагают, что все токи текут к одному узлу. Как показано на рисунке 4.7(д):

 

Рисунок 4.7(д) – Цепь для расчета узлового напряжения

 

Решение

Так как все ветви включены между двумя узлами, значит, имеем параллельное соединение и применяем все правила и формулы для параллельного соединения.

Тогда, узловое напряжение можно найти по закону Ома как:

 

Выводы:

В отличии от предыдущих результатов, здесь ток I3 имеет отрицательное значение, так как в начале решения этим методом мы приняли, что все токи направлены к узлу А. Следовательно, мы получили абсолютно правильный ответ – этот ток течет в противоположном направлении.

 

Баланс мощностей

Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии — суммарная мощность, вырабатываемая (генерируемая) источниками электрической энергии равна сумме мощностей потребляемой в цепи.



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: 2020-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: