Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Использования метода контурных токов для схем




С источниками напряжений

 

 

Идея метода контурных токов основана на доказательстве о том, что вдоль каждого контура протекает независимый ток, называемый контурным.

Токи в ветвях определяются совместным действием контурных токов протекаемых по этим ветвям.

В качестве примера рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке 2.17.

 

Рисунок 2.17 – Электрическая цепь

 

Граф данной схемы, с выделенными ветвями связи и дерева, приведен на рисунке 2.18. В схеме три независимых контура, вдоль которых протекают контурные токи .

В ветвях связи протекает только один контурный ток, соответственно равный .

В ветвях дерева – несколько токов, соответственно равных:

,

Из вышеуказанного следует, что достаточно рассчитать контурные токи, по которым легко определяются токи в ветвях.

 

 

Рисунок 2.18 – Граф исходной электрической цепи

 

Систему уравнений для определения контурных токов можно получить из уравнений Кирхгофа, которые для вышеуказанной схемы (рис. 2.17), имеют вид:

По первому закону Кирхгофа

;

;

.

По второму закону Кирхгофа:

;

;

.

Из уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа, выразим токи в ветвях дерева через токи ветвей связи. Принимая во внимание, что токи в ветвях связи равны контурным токам, имеем:

;

;

.

Полученные выражения подставим в уравнения второго закона Кирхгофа. В результате имеем:

;

;

.

Таким образом, получили систему трех уравнений с тремя неизвестными токами. Проанализируем свойства полученной системы уравнений. При составлении уравнения для I контура, контурный ток умножаем на сумму сопротивлений ветвей первого контура . Влияние второго контурного тока на первый, осуществляется введением выражения . Здесь - сопротивление ветви, принадлежащей одновременно и I и II контурам. Знак ”+” перед выражением указывает на то, что контурные токи и во второй ветви, направлены в одну сторону. Влияние третьего контурного тока на первый, осуществляется введением выражения . Здесь - сопротивление ветви, принадлежащей одновременно и I и III контурам. Знак ”+” перед выражением указывает на то, что контурные токи и в четвертой ветви сонаправлены.

Аналогичными свойствами обладают уравнения, составленные для II и III контура.

Используя вышеуказанные свойства, составим уравнения для определения контурных токов произвольной схемы.

Допустим, имеется цепь, включающая n независимых контуров.

Имеем n независимых токов, и n – уравнений с n – неизвестными. Система уравнений для определения токов имеет вид:

,

где – соответственно сумма сопротивлений ветвей I, II … n – ного контура;

– сумма сопротивлений, принадлежащих I и II контурам - ветви дерева;

- контурная ЭДС первого контура, равная алгебраической сумме ЭДС ветвей первого контура.

Правило знаков: элементы, содержащие , всегда принимаются со знаком ”+”. Знаки на разноименных элементах , , и т.д., определяются совместным направлением контурных токов в указанных ветвях. При совпадении контурных токов ставят знак ”+”, при встречном – знак ”-”. Знаки ЭДС пишутся также как и по второму закону Кирхгофа.

 

Пример 2.6. Рассмотрим рекомендованный порядок расчета на примере электрической цепи, приведенной на рисунке 2.19, параметры которой E4 = 60 (B), Е5 = 20 В, Е6 = 40 В, r1 = 6 Ом, r2 = 10 Ом, r3 = 9 Ом, r4 = 8 Ом, r5 = 10 Ом, r6 = 7 Ом.

 

 

Рисунок 2.19 – Электрическая цепь постоянного тока

1. Осуществляем предварительный анализ схемы.

1.1. Количество ветвей – , количество узлов – .

1.2. Вычерчиваем граф схемы. Для данной схемы граф имеет вид, представленный на рисунке 2.20.

Ветвями дерева приняты ветви 4,5,6, ветвями связи – ветви 1,2,3.

 

 

Рисунок 2.20 – Граф исходной электрической цепи

 

1.3. Используя граф схемы, формируем независимые (главные) контуры. При формировании первого независимого контура используем 1 -ю ветвь связи, дополненную 4 и 5 ветвями дерева. Соответственно, второй главный контур состоит из ветви связи 2, дополненной 4 и 6 ветвями дерева; третий главный контур состоит из ветви связи 3, дополненной 5 и 6 ветвями дерева. Положительное направление обхода контура рекомендуется принимать совпадающим с направлением тока в ветви связи.

2. Составляем уравнения для определения контурных токов:

;

;

.

3. Подставляем числовые значения и решаем систему уравнений:

3.1. Контурные сопротивления

Ом;

Ом;

Ом.

Сумма сопротивлений, принадлежащих нескольким контурам

Ом;

Ом;

Ом.

Контурные ЭДС В;

В;

В.

3.2. После подстановки цифровых данных система имеет вид

3.3. Решая данную систему уравнений, определяем контурные токи:

А,

А,

А.

3.4. Определяем токи в ветвях электрической цепи, приведенной на рисунке 2.19.

А;

А;

А;

А;

А;

А.

4. Проверяем решение системы уравнений, составив баланс мощностей.

4.1. Мощность источников:

Вт,

Вт,

Вт.

Суммарная мощность источников:

Вт.

4.2.Мощность приемников:

Вт,

Вт,

Вт,

Вт,

Вт,

Вт,

Суммарная мощность приемников:

Вт.

4.3. Из сравнения генерируемой мощности источниками и потребляемой мощности приемниками, следует, что погрешность вычислений и не превышает 0,5%.

 

Пример 2.7. Рассмотрим решение задачи, приведенной в примере 2.2, методом контурных токов. Электрическая цепь для рассматриваемого метода, приведена на рисунке 2.21.

 

Рисунок 2.21 – Электрическая цепь постоянного тока

1. Осуществляем предварительный анализ схемы.

Количество ветвей – , количество узлов – .

2. Составляем уравнения для определения контурных токов:

;

;

.

3. Подставляем числовые значения и решаем систему уравнений:

3.1. Контурные сопротивления

Ом;

Ом;

Ом.

Сумма сопротивлений, принадлежащих нескольким контурам

Ом;

Ом.

Контурные ЭДС В;

В;

В.

3.2. После подстановки цифровых данных система имеет вид

3.3. Решая данную систему уравнений, определяем контурные токи:

мА,

мА,

мА.

3.4. Определяем токи в ветвях электрической цепи, приведенной на рисунке 2.21.

мА;

мА;

мА;

мА;

мА.

Токи в ветвях, рассчитанные в примерах 2.2 и 2.7, совпадают.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 636 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Велико ли, мало ли дело, его надо делать. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2492 - | 2156 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.