Для разветвленной электрической цепи определить токи во всех ветвях. При решении задачи воспользоваться преобразованием треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду.
Дано: E1=140 В; E2=120 В; E3=160 В; r01=1,2 Ом; r02=0,6 Ом; r03=0,8 Ом; r=7 Ом.
Решение
Преобразуем треугольник сопротивлений АВС в звезду сопротивлений. Это позволит упростить дальнейший расчет. Замена будет эквивалентной, т. е. токи I1, I2, I3 не изменятся.
Далее, записываем систему уравнений по законам Кирхгофа для нахождения токов I1, I2, I3.
Система уравнений будет иметь вид:
-I1-I2-I3=0DI1r01+r3-I2r02+r3=E1-E2II2r02+r3-I3r03+r3=E2-E3II
Решаем данную систему уравнений, находим токи I1, I2, I3
. Подставляем исходные данные:
-I1-I2-I3=0I11,2+73-I20,6+73=140-120I20,6+73-I30,8+73=120-160
-I1-I2-I3=03,533I1-2,933I2=202,933I2-3,133I3=-40
Для решения системы уравнений воспользуемся методом Крамера. Вычисляем главный определитель системы:
Δ=-1-1-13,533-2,933002,933-3,133=-30,627
Заменяем коэффициенты при соответствующих неизвестных свободными членами и вычисляем определители ∆1, ∆2 и ∆3:
Δ1=0-1-120-2,9330-402,933-3,133=-4
Δ2=-10-13,5332000-40-3,133=204
Δ3=-1-103,533-2,9332002,933-40=200
По формулам Крамера определяем токи:
I1=Δ1Δ=-4-30,627=0,131 А
I2=Δ2Δ=204-30,627=-6,661 А
I3=Δ3Δ=200-30,627=6,53 А
Для нахождения токов IAB, IBC, ICA составим уравнения по второму закону Кирхгофа:
I1r01+UAB-I2r02=E1-E2II2r02+UBC-I3r03=E2-E3III3r03+UCA-I1r01=E3-E1III
Из этих уравнений определяем напряжения UAB, UBC, UCA.
UAB=E1-E2-I1r01+I2r02=140-120-0,131∙1,2+-6,661∙0,6=15,847 В
UBC=E2-E3-I2r02+I3r03=120-160--6,661∙0,6+6,53∙0,8=-30,779 В
UCA=E3-E1-I3r03+I1r01=160-140-6,53∙0,8+0,131∙1,2=14,933 В
Используя закон Ома, из исходной схемы цепи находим токи IAB, IBC, ICA:
IAB=UABr=15,8477=2,264 А
IBC=UBCr=-30,7797=-4,397 А
ICA=UCAr=14,9337=2,133 А