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[电路]10-支路电流法

[电路]系列文章目录

1-发出功率与吸收功率的关系 2-独立源和受控源 三、基尔霍夫定律 4-两端电路等效变换,电阻串并联 5-电压源和电流源串联并联 6-星形连接和角形连接等效变换(星角变换) 7-实际电源模型和等效转换 8-无源端口网络输入电阻 9-电路图及相关概念 10-支路电流法


文章目录

  • [电路]系列文章目录
  • 一、概述
  • 二、使用步骤
  • 三、例题


一、概述

以各支路电流为未知量列电路方程分析电路的方法 设置一个电路结点数为 n,支路数为 b,当计算支路电流时,需要解决 b 因此,需要列出未知数 b 独立方程。 方程根据 KCL 和 KVL 进行列写。 KCL:从电路的 n 任意选择个结点 n-1 个结点列写 KCL 方程 KVL:选择基本回路列写 b-(n-1) 个 KVL 方程

二、使用步骤

  1. 标明各支路电流(电压)的参考方向;
  2. 选定 (n–1) 列出结点 KCL 方程;
  3. 选定 b–(n–1) 结合独立电路,指定电路绕行方向 KVL 和支路方程列写,KVL 方程可概括为以下表达式: ∑ R k i k = ∑ u k \sum R_k i_k = \sum u_k ∑Rkik=∑uk
  4. 解决上述方程,得到 b 支路电流;
  5. 进一步计算支路电压等分析。

支路电流法列写的是 KCL 和 KVL 方程, 因此,方程列写方便方程数多,适用于支路数少的情况

三、例题

各支路电流和各电压源发出的功率采用支路电流法 例题 如图所示,该电路共有 2 个结点,3 条支路,即 n=2,b=3。 使用支路电流法需要列出 个 KCL 方程, 个 KVL 方程。

  1. 把 70V 电压源和 7Ω 将电阻串联组合作为支路 6V 电压源和 11Ω 串联组合作为获取电路图的支路
  2. 在独立结点①处列写 KCL 约定的电流流入为- ”: ? I 1 ? I 2 I 3 = 0 -I_1-I_2 I_3=0 ?I1​−I2​+I3​=0
  3. 选择网孔作为独立回路,按照回路绕行方向列出 KVL 方程: { 7 I 1 − 11 I 2 = 70 − 6 = 64 11 I 2 + 7 I 3 = 6 \begin{cases}7I_1-11I_2=70-6=64 \\ 11I_2+7I_3=6\end{cases} { 7I1​−11I2​=70−6=6411I2​+7I3​=6​
  4. 将 KCL 和 KVL 方程联立,即可组成本题支路电流法所需的全部方程: { − I 1 − I 2 + I 3 = 0 7 I 1 − 11 I 2 = 64 11 I 2 + 7 I 3 = 6 \begin{cases}-I_1-I_2+I_3=0 \\ 7I_1-11I_2=64 \\ 11I_2+7I_3=6\end{cases} ⎩⎪⎨⎪⎧​−I1​−I2​+I3​=07I1​−11I2​=6411I2​+7I3​=6​ 解得各支路电流: I 1 = 6 A ,    I 2 = − 2 A ,    I 3 = 4 A I_1=6A,\ \ I_2=-2A,\ \ I_3=4A I1​=6A,  I2​=−2A,  I3​=4A
  5. 计算各电压源发出的功率: P 70 = 6 × 70 = 420 W P 6 = − 2 × 6 = − 12 W P_{70}=6\times 70=420W \\ P_{6}=-2\times 6=-12W P70​=6×70=420WP6​=−2×6=−12W70V 和 6V 电压源均选择非关联参考方向,功率表达式为发出功率。
  6. 综上,70V 电压源功率计算结果为正,实际发出功率为 420W,6V 电压源功率计算结果为负,实际吸收功率为 12W。

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标签: w70继电器

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