Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Видео:Метод узловых и контурных уравненийСкачать

Метод узловых и контурных уравнений

Метод узловых и контурных уравнений

Метод узловых и контурных уравнений:

Метод узловых и контурных уравнений для расчета сложных электрических цепей подразумевает составление системы уравнений по законам Кирхгофа. При составлении системы уравнение должно учитываться следующее.

  1. Число уравнений равно числу токов в цепи (число токов par но числу ветвей в рассчитываемой цепи). Направление токов ветвях выбирается произвольно.
  2. По первому закону Кирхгофа составляется (Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач
  3. Остальные уравнения составляются по второму закону Кирхгофа.

В результате решения системы уравнений определяются искомые величины для сложной электрической цепи (например, все-таки при заданных значениях ЭДС источников Е и сопротивлений резисторов). Если в результате расчета какие-либо токи полу чаются отрицательными, это указывает на то, что их направление противоположно выбранному.

Пример 4.9

Составить необходимое и достаточное количество уравнений по законам Кирхгофа для определения всех токов в цеп (рис. 4.12) методом узловых и контурный уравнений.

Решение

В рассматриваемой сложной цепи имеется 5 ветвей, следовательно, 5 различных токов, поэтому для расчета необходимо составить 5 уравнений, причем 2 уравнения — по первому закон Кирхгофа (в цепи n = 3 узловых точки А, В и Q и 3 уравнения -по второму закону Кирхгофа (внутренним сопротивлением источников пренебрегаем, т.е. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Обход по часовой стрелке.

Пример 4.10

Определить токи в примере 4.7 методом узловых и контурных нений (схема рис. 4.10) при тех же заданных условиях.

Решение

При выбранном в схеме рис. 4.10 направлении токов составим необходимое и достаточное количество уравнений по законам Кирхгофа:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

В уравнение (2) подставляются значения тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачиз уравнения и числовые значения заданных величин. Тогда уравнения (2) и будут выглядеть так:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Для сокращения тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпри суммировании уравнений (2) и (3) числовые значения уравнения (3) умножаются на 2 (два).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Откуда Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из уравнения (3): Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

И из уравнения (1): Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Очевидно, что полученный результат совпадает с результатом, полученным методом узлового напряжения.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Электротехника
  2. Основы теории цепей
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Метод эквивалентного генератора
  • Теоремы теории цепей
  • Теорема обратимости (или взаимности)
  • Теорема компенсации
  • Метод контурных токов
  • Метод свертывания электрической цепи
  • Метод преобразования схем электрических цепей
  • Параллельное соединение генераторов

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Законы Кирхгофа. Метод контурных уравненийСкачать

Законы Кирхгофа. Метод контурных уравнений

Задачи по ТОЭ с решением и примерами

Содержание:

Метод преобразования схем

Метод преобразования электрических схем применяют для расчета сложных испей путем преобразований треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду или звезды сопротивлений в эквивалентный треугольник.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Контур, состоящий из трех сопротивлений Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, имеющий три узловые точки Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, образует треугольник сопротивлений (рис. 4.6а).

Электрическая цепь, состоящая из трех сопротивлений Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачсоединенных в одной узловой точке О, образует звезду сопротивлений (рис. 4.66).

Расчет некоторых сложных цепей значительно упрощается, если соединение звездой в них заменить соединением треуголь-• ником или наоборот.

Преобразование схемы должно производиться так, чтобы при неизменном напряжении между точками Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачтоки Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачзвезды и треугольника оставались без изменений.

Треугольник и звезда, удовлетворяющие этому условию, называются эквивалентными.

Для такого преобразования рекомендуется изображать схему цепи без заменяемого треугольника (или звезды), но с обозначенными вершинами Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи к этим обозначенным вершинам подсоединить эквивалентную звезду (или треугольник).

При замене треугольника эквивалентной звездой сопротивления звезды определяются следующими выражениями: Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Таким образом, каждое сопротивление эквивалентной звезды равно отношению произведения двух примыкающих к соответствующей узловой точке сопротивлений треугольника к сумме трех его сопротивлений.

При замене звезды эквивалентным треугольником каждое сопротивление треугольника определяется следующими выражениями:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Каждое сопротивление эквивалентного треугольника равно сумме трех слагаемых: двух примыкающих к соответствующим точкам сопротивлений звезды и отношению произведения этих сопротивлений к третьему сопротивлению звезды.

Пример задачи с решением 4.4

с Определить токи во всех ветвях цепи (рис. 4.7а) при следующих Исходных данных: Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решение

Дчя расчета этой цепи заменим треугольник сопротивлений, Подключенных к точкам Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, эквивалентной звездой, подключенной к тем же точкам (рис. 4.76).

Определим величины сопротивлений эквивалентной звезды:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Пример задачи с решением 4.6

Определить токи во всех ветвях цепи, схема которой приведена на рис. 4.8а, если задано:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решение

Количество ветвей и соответственно различных токов в цепи (рис. 4.8а) равно пяти. Произвольно выбирается направление этих токов.

Расчетных схем две, так как в цепи два источника с ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Вычисляются частичные токи, созданные в ветвях первым источником Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. этого изображается та же цепь, только вместо Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач— его внутреннее сопротивление Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Направление частичных токов в ветвях указаны в схеме рис. 4.86.

Вычисление сопротивлений и токов производится методом свертывания.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Первые частичные токи в цепи (рис. 4.86), созданные источником Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, имеют следующие значения:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Вычисляются частичные токи, созданные вторым источником. Для этого изображается исходная цепь, в которой источник :ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачзаменен его внутренним сопротивлением Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Направления частичных токов в ветвях указаны на схеме рис. 4.8в. 1 Сопротивления и токи определяются методом свертывания.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Вторые частичные токи в цепи (рис. 4.8в) имеют следующие значения:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Искомые токи в рассматриваемой цепи (рис. 4.8а) определяют алгебраической суммой частичных токов (см. рис. 4.8):

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачимеет знак «минус», следовательно, его направлен и противоположно произвольно выбранному, он направлен из точ ки А в точку В.

Метод узлового напряжения

Расчет сложных разветвленных электрических цепей с несколькими источниками и двумя узлам, можно осуществить Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачметодом узлового напряжения. Напряжение между узлами и называется узловым. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач-узловое напряжение цепи (рис. 4.9)

Для различных ветвей (рис. 4.9) узловое напряжение Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачможно определить следующим образом.

1. Поскольку для первой ветви ис точник работает в режиме генератор;

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Величина тока определяется как

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачгде Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпроводимость 1-й ветви.

2. Для второй ветви источник работает в режиме потребителя следовательно

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

3. Для третьей ветви

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

(Потенциал точки Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачдля третьей ветви больше, чем потенции, точки А, так как ток направлен из точки с большим потенциалов в точку с меньшим потенциалом.)

Величину тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачможно определить по закону Ома

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

По первому закону Кирхгофа для узловой точки А (или В):

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Подставив в уравнение (4.6) значения токов из уравнений (4.3), (4.4) и (4.5) для рассматриваемой цепи, можно записать

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решив это уравнение относительно узлового напряжения Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, ожно определить его значение

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Следовательно, величина узлового напряжения определяется от-ошением алгебраической суммы произведений ЭДС и проводимости етвей с источниками к сумме проводимостей всех ветвей.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Для определения знака алгебраической суммы направление токов во всех ветвях выбирают одинаковым, т. е. от одного узла другому (рис. 4.9). Тогда ЭДС источника, работающего в режиме генератора, берется со знаком «плюс», а источника, работающего в режиме потребителя, со знаком «минус».

Таким образом, для определения токов в сложной цепи с двумя злами вычисляется сначала узловое напряжение по выражению 4.9), а затем значения токов по формулам (4.3), (4.4), (4.5).

Узловое напряжение Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачможет получиться положительным или ггринательным, как и ток в любой ветви.

Знак «минус» в вычисленном значении тока указывает, что реальное направление тока в данной ветви противоположно ‘словно выбранному.

Пример задачи с решением 4.7

В ветвях схемы (рис. 4.10) требуется определить токи, если: Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачМетод узловых и контурных уравнений примеры решения задач Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решение

I. Узловое напряжение Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

где Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачтогда Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Токи в ветвях будут соответственно равны

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Как видно из полученных результатов, направление токов Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпротивоположно выбранному. Следовательно, источник Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачработает в режиме потребителя.

Пример задачи с решением 4.8

Два генератора (рис. 4.11), ЭДС и внутреннее сопротивление которых одинаковы: Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, питают Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпотребитель (нагрузку) с сопротивлением Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Как изменится ток второго генератора:

1) при увеличении его ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачна 1 %;

2) при увеличении узлового напряжения Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачна 1 %.

Решение

Определяется узловое напряжение Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачцепи (рис. 4.11)

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Тогда ток второго генератора

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

I. При увеличении Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачна 1 %, его величина станет равной Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

тогда Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

При этом Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач|;довательно, увеличение ЭДС генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачна 1 % приводит личению тока этого генератора на 24 %.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

2. При увеличении узлового напряжения на 1 % его величина станет равной

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

При этом Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

мм образом, ток второго генератора при увеличении узлово-.пряжения на 1 % уменьшится на 23,4 %.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Знак «минус» означает уменьшение, а не увеличение тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Параллельное соединение генераторов

Как видно из решения примера 4.8, незначительное изменение ЭДС одного из параллельно работающих генераторов значительно изменяет ток этого генератора.

Причиной значительного изменения тока генератора может также незначительное изменение узлового напряжения 4.11), что связано с изменением сопротивлений участков или ЭДС источников.

Параллельное соединение генераторов нашло широкое примере в электрических сетях энергоснабжения потребителей осветительная и силовая нагрузка).

Значительные изменения токов генераторов, вызванные незна-пьными изменениями параметров схемы электропитания постелей от параллельно включенных генераторов, необходимо ывать при проектировании и эксплуатации электроустано-в частности тот факт, что в различное время суток работает ое количество параллельно включенных генераторов.

Увеличение ЭДС какого-либо из параллельно работающих генераторов приведет к тому, что ток этого генератора окажется в олько раз больше тока остальных генераторов. Этим обстоятельством пользуются, когда хотят «перевести нагрузку» с одного генератора на другой.

Генераторы окажутся также неодинаково загруженными при равых ЭДС, но при различных внутренних сопротивлениях. Более загруженными окажутся генераторы с меньшим внутренним сопротивлением.

И снижении ЭДС какого-либо из параллельно включенных раторов до величины узлового напряжения цепи Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачток в цепи этого генератора падает до нуля: Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Генератор, находящийся в таком режиме, называется уравновешенным (скомпенсированным). Если ЭДС генератора станет меньше углового напряжения, то такой генератор начнет работать в режим потребителя.

Метод узловых и контурных уравнений

Метод узловых и контурных уравнений для расчета сложных электрических цепей подразумевает составление системы уравнений по законам Кирхгофа. При составлении системы уравнения должно учитываться следующее.

1. Число уравнений равно числу токов в цепи (число токов paвно числу ветвей в рассчитываемой цепи). Направление токов на ветвях выбирается произвольно.

2. По первому закону Кирхгофа составляется Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачуравнение где n —число узловых точек в схеме.

3. Остальные уравнения составляются по второму закону Кирхгофа.

В результате решения системы уравнений определяются иске мые величины для сложной электрической цепи (например, вс токи при заданных значениях ЭДС источников Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи сопротивл

Пример задачи с решением 4.9

Составить необходимое и достаточное количество уравнени* по законам Кирхгофа для определения всех токов в цепи (рис. 4.12) методом узловых и контурный уравнений.

Решение

В рассматриваемой сложной цепи имеется 5 ветвей, сдедовательно, 5 различных токов, поэтому для расчета необходимо соста вить 5 уравнений, причем 2 уравнения — по первому закон: Кирхгофа (в цепи Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачузловых точки Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач) и 3 уравнения по второму закону Кирхгофа (внутренним сопротивлением ис точников пренебрегаем, т. е. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач= О).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Обход по часовой стрелке.

Пример задачи с решением 4.10

Определить токи в примере 4.7 методом узловых и контурных уравнений (схема рис. 4.10) при тех же заданных условиях.

Решение

При выбранном в схеме рис. 4.10 направлении токов составим необходимое и достаточное количество уравнений по законам Кирхгофа:

1. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

2. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(обход по часовой стрелке)

3. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(обход против часовой стрелки)

К уравнение (2) подставляются значения тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачиз уравнения и числовые значения заданных величин. Тогда уравнения (2) будут выглядеть так:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Иля сокращения тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпри суммировании уравнений (2) и (3) К числовые значения уравнения (3) умножаются на 2 (два). Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Откуда Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из уравнения Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

И из уравнения (1): Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Очевидно, что полученный результат совпадает с результатом полученным методом узлового напряжения.

Метод контурных токов

При расчете сложных цепей методом узловых и контурных уравнений (по законам Кирхгофа) необходимо решать систему из большого количества уравнений, что значительно затрудняет вычисления.

Так, для схемы рис. 4.13 необходимо составить и рассчитать систему из 7-ми уравнений.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачТу же задачу можно решить, записав только 4 уравнения по второму закону Кирхгофа, если воспользоваться методом контурных токов.

Суть метода состоит в том, что в схеме выделяют т независимых контуров, в каждом из которых произвольно направлены (см. пунктирные стрелки) контурные токи Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Контурный ток — это расчетная величина, измерить которую невозможно.

Как видно из рис. 4.13, отдельные ветви схемы входят в два смежных контура. Действительный ток в такой ветви определяется алгебраической суммой контурных токов смежных контуров.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Для определения контурных токов составляют m уравнений по второму закону Кирхгофа. В каждое уравнение входит алгебраическая сумма ЭДС, включенных в данный контур (по одну сторону от знака равенства), и общее падение напряжения в данном контуре, созданное контурным током данного контура и контурными токами смежных контуров (по другую сторону знака равенства).

Для данной схемы (рис. 4.13) необходимо составить 4 уравнено знаком «плюс» записываются ЭДС и падения напряжению разные стороны знака равенства), действующие в направлении контурного тока, со знаком «минус» — направленные против контурного тока.

схема уравнений для схемы (рис. 4.13):

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решением системы уравнений вычисляются значения контурных токов, которые и определяют действительные токи в каждой схемы (рис. 4.13).

Пример задачи с решением 4.11

Определить токи во всех участках сложной цепи (рис. 4.14), если:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решение

бходимо составить 3 уравнения по второму закону Кирхгофа для определения контурных токов Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(направление рных токов выбрано произвольно указано пунктирными линиями). Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Подставляются числовые значения величин

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из уравнения (2) определяется ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Значение тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(выражение (2’)) подставляется в уравнение Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

То же значение тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачподставляется в уравнение (3):

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из полученного уравнения (3) вычитается полученное уравнение (1). В результате получим

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Откуда контурный ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из уравнения (3) определяется контурный ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Из уравнения (2′) определяется ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Вычисляются реальные токи в заданной цепи:

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Проверяется правильность решения для 1-го контура (рис. 4.14).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Такую же проверку можно произвести и для других контуров (2-го и 3-го):

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Проверка показала правильность решения.

Метод эквивалентного генератора

Метод эквивалентного генератора рационально применять в случае необходимости определения тока (напряжения, мощности и др.) только одной ветви сложной электрической цепи.

Для этой цели разбивают сложную электрическую цепь на две части — на сопротивление Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, ток которого Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачнужно определить, и всю остальную цепь, ее называют активным двухполюсником, так как эта часть имеет две клеммы Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, к которой и подключается сопротивление Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(рис. 4.15).

Активным этот двухполюсник называют потому, что в нем имеется источник ЭДС. Этот активный двухполюсник обладает определенной ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи определенным внутренним сопротивлением азывается эквивалентным генератором. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Ток в резисторе с сопротивлением R определяют по закону Ома

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Таким образом, определение тока I сводится к вычислению ЭДС эквивалентного гора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи его внутреннего сопротивления Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

чина ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачопределяется любым методом расчета цепей постоянного тока относительно точек Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпри разомкнутых клеммах, т. е. в режиме холостого хода. Практически эту ЭДС можно измерить вольтметром, подключенным к клеммам Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачлостом ходе.

реннее сопротивление эквивалентного генератора Лж вы-тся относительно точек А и В после предварительной ,i всех источников сложной схемы эквивалентного генера-х внутренними сопротивлениями.

ггически для определения внутреннего сопротивления эк-нтного генератора измеряют амперметром ток между точ-4 и В работающего двухполюсника при коротком замыка-ак как сопротивление амперметра настолько мало, что им I пренебречь. Тогда

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

где Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач— напряжение холостого хода, Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач— ток короткого замыкания

Такой метод практического определения внутреннего сопротивления эквивалентного генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачназывается методом холостого хода и короткого замыкания.

Расчет параметров эквивалентного генератора, его ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачи ннего сопротивления Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, рассматриваются в примерах 4.12

Пример задачи с решением 4.12

Определить ток в сопротивлении Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, подключенном к точкам А ектрической цепи (рис. 4.8а) примера 4.6 методом эквивалентного генератора.

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачРешение

Для определения тока Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачв сопротивлении Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачопределим ЭДС эквивалентного генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(рис. 4.16а) и его внутреннее сопро тивление Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(рис. 4.166) при холостом ходе, т. е. разомкнутой цеш (между точками Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Знак «минус» обусловлен тем, что источники в схеме включень встречно и потенциал в точке А больше потенциала в точке В, так как Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач(см. пример 4.6).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Следовательно, Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Искомый ток Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

такой же ток получен в примере 4.6 на сопротивлении Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Пример задачи с решением 4.13

На схеме рис. 4.17а сопротивления плеч моста равны Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Сопротивление гальванометра Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачЭДС источника Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Методом эквивалентного генератора определить в ветви гальванометра (между точками А и В).

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Решение

Для определения тока в цепи гальванометра Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачметодом эквивалентного генератора необходимо вычислить ЭДС эквивалентного генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачмежду точками А и В (рис. 4.176) и внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачотносительно точек А и В при (отсутствии гальванометра, заменив в схеме (рис. 4.17в) источник ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач, его внутренним сопротивлением Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачравным нулю.

Для определения ЭДС эквивалентного генератора Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачпринимают потенциал точки С схемы (рис. 4.176) равным нулю, т. е. Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

При замене источника ЭДС Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачего внутренним сопротивле-нием, равным нулю, замыкаются накоротко точки С и D схемы (рис. 4.17в). При этом (рис. 4.17г) сопротивления Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачсоединены между собой параллельно. Также параллельно соединены между собой сопротивления Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач. Между точками А и В сопротивления Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачсоединены последовательно. Следовательно, сопротивление эквивалентного генератора относительно точек А и В будет равно

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Тогда ток в ветви с гальванометром, который направлен из точки В в точку А, т. е. из точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом (рис. 4.17а), будет равен

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Эти страницы вам могут пригодиться:

На странице -> решение задач по электротехнике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам теоретических основ электротехники (ТОЭ).

Услуги:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задачМетод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Видео:Метод узловых потенциалов. Самое простое и понятное объяснение этого методаСкачать

Метод узловых потенциалов. Самое простое и понятное объяснение этого метода

Метод узловых и контурных уравнений

Вы будете перенаправлены на Автор24

Видео:Расчет электрической цепи постоянного тока методом узловых и контурных уравненийСкачать

Расчет электрической цепи постоянного тока методом узловых и контурных уравнений

Алгоритм расчета электрической цепи методом контурных и узловых уравнений

Метод узловых и контурных уравнений — самый простой метод расчета электрической цепи, который основан на составлении уравнений по первому и второму законам Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа звучит следующим образом: алгебраическая сумма токов в ветвях цепи, которые сходятся в каждом узле, равна нулю. При этом ток, направленный к узлу считается положительным, а направленный от него отрицательным. Сумма токов, которые направлены к узлу цепи равняется сумме токов, направленных от него. Таким образом получается, что в узел втекает столько же тока, сколько и вытекает из него (правило фундаментального закона сохранения заряда.

Второй закон Кирхгофа гласит — алгебраическая сумма напряжений на резистивных составляющих замкнутого контура цепи равняется сумме электродвижущих сил в составе данного контура. В том случае, когда источник электродвижущей силы отсутствует в контуре, суммарное падение напряжений равно нулю.

Порядок расчета электрической цепи методом узловых и контурных уравнений выглядит следующим образом:

  1. Определяют количество неизвестных токов (количество ветвей цепи равняется число токов в ней).
  2. Произвольно выбираются направление определенных токов и обозначаются на рассматриваемой схеме.
  3. Составляется система уравнений согласно первому закону Кирхгофа, количество которых на единицу меньше количества узлов в рассматриваемой схеме.
  4. Составляются недостающие, до общего количества, уравнения по второму закону Кирхгофа. Направления обхода тока, как правило, выбираются одинаковыми.
  5. Определяются неизвестные токи, после чего решается получившаяся система уравнений. В том случае, когда рассчитанный (определенный) ток имеет отрицательную величину, это значит, что его направление противоположно направлению, которое было выбрано в пункте 2.
  6. Осуществляется проверка посредством составления баланса мощностей или расчет рассматриваемой цепи производится другим методом.

Готовые работы на аналогичную тему

Баланс мощностей электрической цепи — это суммарная генерируемая источниками электроэнергии мощность, равная сумме мощностей, которые потребляются в цепи.

Видео:Метод контурных токов - определение токов. ЭлектротехникаСкачать

Метод контурных токов - определение токов. Электротехника

Примеры расчета методом узловых и контурных уравнений

Рассмотрим схему, которая представлена на рисунке ниже

Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Допустим, что E1 = 50 В; Е2 = 30 В; Е3=3 В; R1 = 100 Ом; R2 = 50 Ом; R3 = 8 Ом; r03 = 0,5 Ом; r01 = r02 = 0 Ом. Нам необходимо рассчитать все токи цепи.

Решение задачи следует начинать с определения количества неизвестных токов и выбора их направления. В каждом неразветвленном участке цепи (ветвь) электрический ток одно и тоже значение от его начала и до конца. К узловым точкам (А и Б) присоединены три ветви:

  1. БВГА с током I1
  2. БА с током I2
  3. БДЖА с током I3

Таким образом количество разных токов равняется количеству ветвей рассматриваемой цепи. Направление токов выбирается произвольно и при них составляются уравнения. После чего они решаются и определяются их истинные направления (по алгебраическим знакам). В рассматриваемой задаче три неизвестны — I1, I2, I3, для них и составляется система уравнения по законам Кирхгофа. Уравнения на основе первого закона более простые, поэтому следует начинать с них. Известно, что для электрической цепи с n узлами можно составить n-1 независимых уравнений. Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла А будет выглядеть следующим образом:

Уравнения, которых не хватает составляются по второму закону Кирхгофа. Для этого выбираем контуры БАЖДБ и ВГЖДВ. Принимаем, что обход контуров цепи осуществляется по часовой стрелке и учитывая правила знаков получаем следующие уравнения:

Подставив численные значения в третьем уравнение получаем:

$I1*(100+0) – I3*(8+0,5) = 50-30$

Таким образом вычисление токов сводится к решению системы из трех уравнений с тремя неизвестными. Рассчитаем I2 из уравнения и подставим значение в уравнение:

$-50*(I1+I3) – 8,5*I3 = 27$

Приводя подобные числа получим:

В результате у нас получилось два уравнения с двумя неизвестными (I1, I3). Уравнение (-50I1-58,5I3 = 27) умножается на два, в результате чего получается:

$-100*I1- 117*I3 = 54$ Получившееся уравнение складывается с уравнение (100I1-8,5I3 = 20):

$I3 = — (64/125,5) =- 0,5 A$

Теперь подставляем получившееся значение I3 в уравнение, где неизвестно I1:

$I1 = -24,5/-100 = 0,245A$

Теперь получившиеся значения подставляются в первое уравнение, составленное по первому закону Кирхгофа:

$I2 = 0,245+0,5 = 0,745A$

Проверка результата осуществляет при помощи составления баланса мощностей или решения задачи другим способом.

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 29 08 2021

Метод узловых и контурных уравнений примеры решения задач

Эксперт по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника» , преподавательский стаж — 5 лет

📹 Видео

Метод узловых потенциалов - определение токов. ЭлектротехникаСкачать

Метод узловых потенциалов - определение токов. Электротехника

Урок 4. Расчет цепей постоянного тока. Законы КирхгофаСкачать

Урок 4. Расчет цепей постоянного тока. Законы Кирхгофа

решение задачи составлением уравнений по правилам киргофа. Законы киргофа кратко на практикеСкачать

решение задачи составлением уравнений по правилам киргофа. Законы киргофа кратко на практике

Лекция 117. Правила КирхгофаСкачать

Лекция 117. Правила Кирхгофа

ТОЭ - Метод двух узлов│Самое подробное решение задачиСкачать

ТОЭ - Метод двух узлов│Самое подробное решение задачи

Правила Кирхгофа - определение токов. ЭлектротехникаСкачать

Правила Кирхгофа - определение токов. Электротехника

Решение задачи. Расчет электрической цепи по законам КирхгофаСкачать

Решение задачи. Расчет электрической цепи по законам Кирхгофа

Метод контурных токовСкачать

Метод контурных токов

Метод узловых потенциалов. Задача 2Скачать

Метод узловых потенциалов. Задача 2

Электротехника (ТОЭ). Лекция 5. Метод узловых потенциалов | Решение задачСкачать

Электротехника (ТОЭ). Лекция 5. Метод узловых потенциалов | Решение задач

46 Алгоритм решения метода узловых и контурных уравненийСкачать

46 Алгоритм решения метода узловых и контурных уравнений

Урок 265. Задачи на правила КирхгофаСкачать

Урок 265. Задачи на правила Кирхгофа

Метод узловых потенциалов. Решение задачи в программе mathcadСкачать

Метод узловых потенциалов. Решение задачи в программе mathcad

Электротехника (ТОЭ). Лекция 4. Метод контурных токов | Решение задачСкачать

Электротехника (ТОЭ). Лекция 4. Метод контурных токов | Решение задач

МКТ │Цепь с источниками тока │Расчет цепи методом контурных токовСкачать

МКТ │Цепь с источниками тока │Расчет цепи методом контурных токов
Поделиться или сохранить к себе: