Возьмем два участка цепи (см.
рис. 1) и составим для них уравнения в комплексной фигуре с учетом показанных на
рис. 1 положительных
течений усилий
и токов.
Объединяя оба случая, получим
Формулы (1) и (2) представляют аналитическим речением закона Ома для участка
цепи с родником ЭДС , сообразно коему ток на участке цепи с родником
ЭДС равновелик алгебраической сумме усилия на зажимах участка цепи и ЭДС, деленной
на сопротивление участка. В случае переменного тока все показанные величины суть
комплексы. При этом ЭДС и надсада схватывают со знаком “+”, если их течение
сходится с избранным течением тока, и со знаком “-”, если их течение
противно течению тока.
синусоидального тока Расчет цепей переменного синусоидального тока может производиться не всего-навсего
путем построения векторных диаграмм, однако и аналитически – путем операций с комплексами,
символически изображающими синусоидальные ЭДС, усилия и токи. совершенством
векторных диаграмм представляет их наглядность, недочетом – малая точность графических
построений. Применение символического метода позволяет изготовлять расчеты цепей
с здоровущий степенью точности.
Символический метод расчета цепей синусоидального тока основан на законах Кирхгофа
и законе Ома в комплексной фигуре.
Уравнения, выражающие законы Кирхгофа в комплексной фигуре, располагают вполне
подобный же картина, чисто и отвечающие уравнения для цепей всегдашнего тока. всего-навсего
токи, ЭДС, усилия и сопротивления входят в уравнение в облике комплексных
величин.
1.
2.
3.
образец .
1.
.
2.
.
3.
.
4.
Принимая начальную фазу усилия за нуль, запишем:
.
.
5.
Поскольку ток распределяется исподне соразмерно сопротивлению
ветвей (это вытекает из закона Ома), то
6.
.
7.
Аналогичный плод можно получить, составив для данной схемы
уравнения по законам Кирхгофа в комплексной форме
особенные методы расчета режим работы любой цепи сполна характеризуется уравнениями, составленными
на основании законов Кирхгофа. При этом необходимо составить и разрешить систему
с
безвестными, что может угодить
весьма трудоемкой задачей при крупном числе
ветвей схемы. Однако, число уравнений, подлежащих решению, может
быть укорочено, если воспользоваться
особыми методами расчета , к
коим глядят методы контурных токов и узловых потенциалов.
Метод контурных токов Идея метода контурных токов: уравнения составляются всего-навсего по второму закону
Кирхгофа, однако не для действительных, а для воображаемых токов, циркулирующих
по сомкнутым силуэтам, т.е. в случае выбора центральных абрисов равновеликих токам ветвей
связи. Число уравнений равновелико числу самосильных абрисов, т.е. числу ветвей связи
графа
. начальный закон Кирхгофа выполняется самодействующи.
абрисы можно выбирать произвольно, лишь бы их число было равно
и дабы любой новоиспеченный линия кормил алкая
бы одну ветвь, не входящую в прошлые. эдакие абрисы называются
самостоятельными .
Их выбор облегчает использование топологических понятий дерева и ветвей связи.
течения истинных и контурных токов выбираются произвольно. Выбор позитивных
течений перед началом расчета может не определять действительные течения
токов в цепи. Если в итоге расчета какой-либо из токов, чисто и при использовании
уравнений по законам Кирхгофа, выйдет со знаком “-”, это означает, что его
истинное течение противно.
нехай обладаем схему по рис. 3.
.
обогнув линия ,
.
,
.
таковским образом, получили уравнение для первого абриса сравнительно контурных
токов. Аналогично можно составить уравнения для второго, третьего и четвертого
контуров:
совместно с первым разрешить их сравнительно контурных токов и затем по уравнениям,
вяжущим контурные токи и токи ветвей, найти финальные.
- сумма сопротивлений, входящих в
- - сумма сопротивлений, всеобщих для
- го и - го абрисов, причем
знак “+” перед прочими членами ставится в случае, если сквозь всеобщее сопротивление
- й и - й контурные токи пролегают в одном течении, в противном случае ставится знак
“-”;
если - й и - й абрисы не располагают всеобщих сопротивлений, то
в изнаночной части уравнений записывается алгебраическая сумма ЭДС, входящих в
контур: со знаком “+”, если течение ЭДС сходится с избранным течением
контурного тока, и “-”, если не сходится.
В нашем случае, для первого уравнения системы, имеем:
вытекает обратить внимание на то, что, поскольку
, коэффициенты контурных уравнений век
симметричны сравнительно центральной диагонали.
Если в цепи содержатся помимо родников ЭДС ключи тока, то они учитываются
в изнаночных долях уравнений чисто знатные контурные токи:
- й контурный ток, идущий сквозь ветвь с
- .
Метод узловых потенциалов этот метод вытекает из первого закона Кирхгофа.
В качестве неведомых принимаются потенциалы узлов, по найденным значениям
каких с подмогой закона Ома для участка цепи с родником ЭДС затем находят
токи в ветвях. Поскольку потенциал – размер сравнительная, потенциал одного
из узлов (любого) принимается равновеликим нулю. таковским образом, число неведомых
потенциалов, а следственно, и число уравнений равно
, т.е. числу ветвей дерева
.
нехай обладаем схему по рис. 4, в коей примем
.
положим, что
известны. Тогда значения токов на основании
закона Ома для участка цепи с родником ЭДС
Запишем уравнение по первому закону Кирхгофа для
узла и подставим значения входящих
в него токов, обусловленных выше:
.
Сгруппировав отвечающие члены, получим:
.
Аналогично можно записать для узла .
чисто и по методу контурных токов, система уравнений
по методу узловых потенциалов может быть составлена формальным путем. При этом
необходимо руководиться вытекающими правилами:
1.
В
изнаночной части - го - го узла, для коего составляется данное
- е уравнение, умноженный на сумму проводимостей
ветвей, присоединенных к данному
- му узлу, и со знаком “-”потенциал
соседних узлов, любой из каких умножен
на сумму проводимостей
ветвей, присоединенных к
- му
и - му узлам.
Из изреженного вытекает, что все члены
, стоящие на центральной диагонали в изнаночной части
системы уравнений, записываются со знаком “+”, а все прочие – со знаком “-”,
причем
. остатнее равенство по аналогии с методом
контурных токов обеспечивает симметрию коэффициентов уравнений сравнительно
центральной диагонали.
2.
В
изнаночной части - го , равновеликий сумме творений ЭДС ветвей, подходящих
к
- му узлу, и проводимостей этих ветвей. При этом член суммы записывается
со знаком “+”, если отвечающая ЭДС уставлена к
- му узлу, в противном случае ставится знак “-”. Если в подходящих
к
- му узлу ветвях содержатся ключи тока,
то знаки токов родников токов, входящих в узловой ток простыми слагаемыми,
определяются аналогично.
В заточение отметим,
что выбор того или другого из рассмотренных методов определяется тем, что вытекает
найти, а также тем, какой из них обеспечивает меньший режим системы уравнений.
При расчете токов при одинаком числе уравнений предпочтительнее использовать
метод контурных токов, столь чисто он не спрашивает добавочных вычислений с использованием
закона Ома. Метод узловых потенциалов крайне покоен при расчетах многофазных
цепей, однако не покоен при расчете цепей со обоюдной индуктивностью.
Литература 1.
теории
цепей: Учеб.для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е
изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
2.
Бессонов Л.А.
Теоретические основы электротехники: Электрические
цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных
специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с
.
Контрольные спросы и задачи 1.
В
ветви на рис. 1
. установить ток
.
.
2.
В
чем заключается существо символического метода расчета цепей синусоидального
тока?
3.
В
чем заключается существо метода контурных токов?
4.
В
чем заключается существо метода узловых потенциалов?
5.
В цепи на рис. 5
. Методом контурных токов установить комплексы
орудующих значений токов ветвей.
.
6.
В
цепи на рис. 6
. Рассчитать токи в ветвях, используя метод
узловых потенциалов.
.
|