Методы расчета цепей постоянного тока
Рассчитать цепь методом непосредственного применения законов Кирхгофа и методом контурных токов. Составить и решить уравнение баланса мощностей.
Дано: R1=21 Ом;R2=16 Ом; R3=6 Ом; R4=30 Ом; R5=16 Ом; R6=14 Ом; R7=25 Ом; R8=19 Ом; R9=21 Ом; R10=9 Ом; E1=30 В; E7=16 В; E9=18 В; E10=34 В.
Решение
Проведем расчет методом применения законов Кирхгофа.
Число ветвей p=9; число узлов q=6, число независимых контуров s=p-q-1=9-6-1=4.
Произвольно задаются направления вычислений токов ветвей I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, I9.
Обозначаем узлы, записываем q-1=5 уравнений по 1 ЗК:
узел 1: -I1+I3+I5=0
узел 2: I2-I5-I6=0
узел 3: -I3-I4+I7=0
узел 4: I4+I6-I9=0
узел 5: I1-I7+I8=0
Выбираем независимые контуры и задаем направление обхода в них, записываем s=4 уравнения по 2 ЗК:
контур I: I1R1+R2+I3R3+I7R7=E1+E7
контур II: -I3R3+I4R4+I5R5-I6R6=0
контур III: -I4R4-I7R7-I8R8-I9R9=-E7-E9
контур IV: I2R10+I6R6+I9R9=E9+E10
Объединяем уравнения, записанные по 1 ЗК и 2 ЗК в систему:
-I1+I3+I5=0I2-I5-I6=0-I3-I4+I7=0I4+I6-I9=0I1-I7+I8=0I1R1+R2+I3R3+I7R7=E1+E7-I3R3+I4R4+I5R5-I6R6=0-I4R4-I7R7-I8R8-I9R9=-E7-E9I2R10+I6R6+I9R9=E9+E10
Подставляем в полученную систему исходные данные:
-I1+I3+I5=0I2-I5-I6=0-I3-I4+I7=0I4+I6-I9=0I1-I7+I8=0I121+16+6I3+25I7=30+16-6I3+30I4+16I5-14I6=0-30I4-25I7-19I8-21I9=-16-189I2+14I6+21I9=18+34
Записываем полученную систему уравнений в матричной форме:
-1010100000100-1-100000-1-10010000010100-1100000-1103706000250000-63016-14000000-3000-25-19-2109000140021×I1I2I3I4I5I6I7I8I9=00000460-3452
Решаем систему уравнений и получаем значения токов во всех ветвях цепи:
I1=0,88 А
I2=1,567 А
I3=0,281 А
I4=0,189 А
I5=0,598 А
I6=0,969 А
I7=0,471 А
I8=-0,409 А
I9=1,158 А
Проведем расчет методом контурных токов.
Число ветвей p=9; число узлов q=5, число независимых контуров s=p-q-1=4.
Задаем фиктивные контурные токи, циркулирующие по всем ветвям контуров J1к, J2к, J3к, J4к