Расчет линейных электрических цепей постоянного тока
Для заданной электрической схемы с известными параметрами определить токи в ветвях цепи следующими методами:
- составления уравнений электрического равновесия по законам Кирхгофа;
- контурных токов;
- наложения;
- узловых потенциалов;
- эквивалентного генератора.
Исходные данные:
Рисунок 1 – Расчетная схема
Решение
1. Метод составления уравнений электрического равновесия по законам Кирхгофа
В рассматриваемой электрической цепи неизвестными являются три тока (I3, I4, I5), для определения этих токов необходимо иметь систему из трех уравнений электрического равновесия, которые составляем по законам Кирхгофа: два уравнения электрического равновесия по первому закону Кирхгофа, предварительно задавшись положительными направлениями токов в ветвях (для узлов 1 и 3); третье уравнение электрического равновесия по второму закону Кирхгофа. Принимаем контур (R1 –R3 – Gвн –Rвн - E), минуя ветви с источниками тока, и задаемся положительным направлением его обхода (против часовой стрелке):
2. Метод контурных токов
Для определения трех неизвестных токов выбираем три независимых контура (рис
. 2) и задаемся положительными направлениями их обхода, совмещая положительные направления контурных токов I11, I22, I33 с направлениями их обхода I11= J1= 6 А ; I22 =- J2 = -5 А.
Таким образом, неизвестным является лишь контурный ток I33. Для третьего контура (R1 –R3 – Gвн –Rвн - E) составляем уравнение электрического равновесия по второму закону Кирхгофа и определяем контурный ток I33
Действительные токи в ветвях:
Рисунок 2
3. Метод узловых потенциалов
Заземляем один из узлов (например 3), потенциал этого узла () теперь равен нулю. Для определения потенциалов двух других узлов составляем систему из двух уравнений электрического равновесия по первому закону Кирхгофа:
Токи в ветвях:
4