Расчет линейной электрической цепи постоянного тока
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Расчет линейной электрической цепи постоянного тока
Для электрической схемы, изображенной на рисунке 1 по заданным в таблице 1 сопротивлениям и э.д.с. выполнить следующее:
1. составить систему уравнений, необходимых для определения токов по первому и второму законам Кирхгофа и определить токи в ветвях;
2. определить токи ветвей, пользуясь методом контурных токов;
3. определить токи в ветвях методом узловых потенциалов;
4. определить показания вольтметра и составить баланс мощностей для заданной схемы;
5. построить в масштабе потенциальную диаграмму для внешнего контура.
Таблица 1 - Исходные данные
№
вар. E1, В E2, В E3, В r01, Ом r02, Ом r03, Ом r1, Ом r2, Ом r3, Ом r4, Ом r5, Ом r6, Ом
2 36 10 25 0,4 - 0,5 4 8 3 1 2 7
Рисунок 1 - Схема для расчета
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Составим на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях схемы.
1) Выбираем положительные направления токов и обозначаем их на схеме (см. рисунок 1).
2) Обозначаем узлы схемы. В схеме на рисунке 1 четыре узла - a, b, c, d.
3) По первому закону Кирхгофа составляем (y-1) = 3 уравнения, где у – количество узлов. Примем положительными токи, вытекающие из узла.
4) Выбираем независимые контуры и обозначаем направление их обхода на схеме. Большинство простых цепей можно изобразить на одной плоскости без пересечения ветвей. Такие цепи называют планарными (плоскими). Для планарной цепи уравнения, записанные для всех контуров- ячеек, кроме внешнего контура, являются взаимно-независимыми. Выбираем в-(у-1) контуров, где в – количество ветвей с неизвестными токами. В схеме на рисунке 1 всего шесть ветвей.
Система уравнений, составленная по законам Кирхгофа, для электрической схемы на рисунке 1:
.
Подставим численные значения и решим данную систему уравнений:
;
Решаем данную систему уравнений в системе MathCad:
Отсюда получаем I1 = 5,66 A; I2 = 0,478 A; I3 = 6,344 A; I4 = 4,011 A; I5 = 4,448 A; I6 = -1,855 A.
2
. Определим токи во всех ветвях методом контурных токов.
Выбираем в-(у-1)=6-(4-1)=3 контура, обозначаем на схеме направление контурных токов. Определим токи во всех ветвях методом контурных токов.
Составляем систему уравнений по методу контурных токов для электрической схемы на рисунке 1:
,
где , , - собственные сопротивления первого, второго и третьего контуров соответственно, Ом;
, , ,- общие сопротивления, принадлежащие двум контурам одновременно, Ом. Если направления контурных токов в общей для контуров ветви совпадают, то взаимное сопротивление положительно;
, , - алгебраическая сумма ЭДС, входящих в первый, второй и третий контуры соответственно, В.
;
.
Решаем данную систему уравнений в системе MathCad:
Определяем токи ветвей через контурные токи:
А;
А;
А;
А;
А;
А.
3