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电路网孔电流法和回路电流法

2017-05-03 21:00分类:电工基础知识 阅读:

 

一、网孔电流法
  1.网孔电流法的引出
  疑问:支路电流法的规矩性不强,当电路的构造相对凌乱且支路数较多时,手艺求解会很艰难。

  方针:寻觅一组彼此独立的电路变量,它们具有较少的数目,且能够用它们表征电路中恣意的物理量,然后有用削减电路方程数量,有助于求解电路。
  根柢思维:在平面电路中为削减不知道量(方程)的个数,能够想象每个网孔中有一个网孔电流。若网孔电流已求得,则各支路电流可用网孔电流的线性组合标明。这么即可求得电路的解。
  2.网孔电流法:以网孔电流作为电路的独立变量,对每个网孔列KVL方程。(仅适用于平面电路)
  
  网孔电流:沿着网孔活动的想象电流。
  网孔电流法的独立方程数为b-(n- 1)。
  与支路电流法比照,方程数削减了(n-1)个。
  对结点a列KCL方程:
  想象有两个电流Im1和Im2别离沿此平面电路的两个网孔接连活动:
  支路1只需电流Im1流过,且Im1绕行方向与I1 一样,即:I1 = Im1;
  支路2只需电流im2流过,且Im2 绕行方向与I2 一样,即:I2 = Im2;
  支路3有2个网孔电流一同流过,且Im1 、Im2绕行方向都与I3一样。
  则: I3 = Im1 +Im2 (主动满意结点a 的KCL方程)
  则:三个支路电流I1 、 I2、 I3 可别离用两个网孔电流Im1 、 Im2的线性组合标明。
  列出KVL方程:
  以各自的网孔电流方向为绕行方向,
  网孔1:
  网孔2:
  将 I1=Im1 、 I2=Im2 、 I3=Im1+Im2 (主动满意结点a 的KCL方程)
  代入上面的两个KVL方程,得以网孔电流为不知道量的网孔电流方程。
  
  
  自阻Rkk :网孔k中悉数电阻之和。
  互阻Rkj :两个网孔k、j的共有电阻。当网孔k、j在其互阻上绕行方向相一同,互阻Rkj取正;反之则取负。
  上例中,网孔1的自阻: R11 = R1 +R3 , 网孔2的自阻: R22 = R2+R3 , 网孔1和网孔2的互阻:R12 = R21 = R3 。
  对具有L个网孔的平面电路,网孔电流方程的通常办法为:
  
  几点阐明:
  (1)两个网孔之间若没有共有支路,或许有共有支路但其电阻为零(例如共有支路间仅有电压源),则互阻为零。
  (2)假定将悉数网孔电流都取为顺(或逆)时针方向,则悉数互阻老是负的。
  (3)在不含受控源的电阻电路中: Rkj = Rjk 。
  (4)方程右边USkk为网孔k中悉数电压源电压的代数和,各电压源的极性与网孔电流绕行方向非有关时取正, 反之则取负。
  网孔电流方程的KVL办法标了解在一个网孔中各个网孔电流在各个电阻上所发作的电压降等于此网孔中悉数电压源的电压代数和(电势升)。
  网孔电流法的通常进程:
  (1)选定电路中各个网孔的绕行方向;
  (2)对m个网孔,以网孔电流为不知道量,列写其KVL方程;
  (3)求解上述方程,得到m个网孔电流;
  (4)求各支路电流(用网孔电流标明);
  (5)其它剖析。
例6. 求各支路电流。
  
  3.含电流源支路的处理
  (1)含电流源与电阻并联支路的处理
  例7.列写如图电路的网孔电流方程。
  设各网孔电流方向为顺时针方向并在图中标出。
  KVL:
  
  
  (2)含无伴电流源支路的处理
  例8.列写如图电路的网孔电流方程(含无伴电流源支路)。
    
  KVL:
  
  例9.列写富含无伴电流源支路的电路的网孔电流方程。
  
  引入电流源电压为基地变量,添加回路电流和电流源电流的联络方程。
  4.含受控源支路的处理
  例十. 用网孔电流法求下图所示电路的各支路电流。
  
  
二、回路电流法
  1.回路电流法:以一组独立回路电流作为电路的独立变量,对每个回路列KVL方程剖析电路的办法。

  回路电流:在一个回路中接连活动的想象电流。
  网孔电流法仅适用于平面电路,回路电流规矩无此绑缚,它适用于平面或非平面电路。因而回路电流法是一种适用性较强并取得广泛运用的剖析办法。
  常选根柢回路(单连支回路)作为独立回路,则回路电流即相应的连支电流,树支电流能够用连支电流或回路电流标明。
  例:在右图电路中,
  
  (主动满意结点b,c,a 的KCL方程)
  悉数支路电流能够经过回路电流标明。
  在回路电流法中,只需按KVL列方程,不必再列KCL方程。
  回路电流方程的通常办法:(独立回路数l = b - n + 1)
  
  uSkk — 回路k中悉数电压源电压的代数和。
  uSkk-当回路中各个电压源电压的方向与该回路绕向有关时,取负号;非有关时,取正号。
  回路电流法的通常进程:
  (1)选定l=b-(n-1)个独立回路,标明回路电流及方向;
  (2)对l个独立回路,以回路电流为不知道量,列写其KVL方程;
  (3)求解上述方程,得到l个回路电流;
  (4)求各支路电流(用回路电流标明);
  (5)其它剖析。
  例11.
  
  2.电路中具有电流源状况的剖析
  例12.列写富含无伴电流源支路的电路的回路电流方程。
  挑选独立回路时,使无伴电流源支路只是归于一个回路,该回路电流已知,即 IS ,所以不必再对其列KVL方程。
  
  3.电路中具有受控源状况的剖析
  例13.列写下图所示含受控源电路的回路电流方程。
  
  方程列写分两步:
  (1)先将受控源看作独立源列方程;
  (2)将操控量用不知道量标明,并代入(1)中所列的方程,消去基地变量。 
  各回路的KVL方程:
  
  例14. 已知无伴电流操控电流源 id =β i2,电压操控电压源 ud = αu2,试列出该电路的回路电流方程。
  
  解:让 iS1和 id 都只需一个回路电流流过,前者为il1、后者为il3,这就可不列回路1和回路3的KVL方程。
  把操控量用有关回路电流标明,有:
  
  例15.列写下图所示电路的回路电流方程。
  
  解:(1)挑选各回路及其绕向如图所示:
  
  (2)各回路的KVL方程:  
  

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