線性電路分析——網(wǎng)孔法詳析
發(fā)布時(shí)間:2007/8/15 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):663
一. 定義
由人們主觀設(shè)想的在網(wǎng)孔中流動(dòng)的電流稱為網(wǎng)孔電流,如圖3-3-1中的iⅠ,iⅡ,iⅢ所示,它們的大小和參考方向均是任意設(shè)定的。以網(wǎng)孔電流為待求變量,根據(jù)KVL對(duì)各網(wǎng)孔列寫(xiě)出KVL約束方程而對(duì)電路進(jìn)行分析的方法稱為網(wǎng)孔電流法,簡(jiǎn)稱網(wǎng)孔法。
二. 網(wǎng)孔電流變量的完備性與獨(dú)立性
網(wǎng)孔電流變量的完備性是指電路中所有的支路電流都可由網(wǎng)孔電流求得。設(shè)各支路電流的大小和參考方向如圖3-3-1中所示。若認(rèn)為各網(wǎng)孔電流已被求出,則可得各支路電流為:
圖3-3-1 網(wǎng)孔法
可見(jiàn)網(wǎng)孔電流變量具有完備性。
網(wǎng)孔電流變量的獨(dú)立性是指各網(wǎng)孔電流之間不受KCL約束,彼此獨(dú)立,不能互求。例如對(duì)于節(jié)點(diǎn)a,我們可列出方程:
此式為一恒等式,即不管網(wǎng)孔電流iⅠ,iⅡ?yàn)楹沃刀己愠闪。?duì)于其他節(jié)點(diǎn)也能得到類(lèi)似結(jié)果,所以網(wǎng)孔電流變量具有獨(dú)立性。
由于網(wǎng)孔電流變量具有完備性與獨(dú)立性,所以可作為電路分析的變量。
三. 網(wǎng)孔KVL約束方程的列寫(xiě)與求解
在列寫(xiě)網(wǎng)孔的KVL約束方程時(shí),應(yīng)首先設(shè)定網(wǎng)孔電流的大小和參考方向。為了使所列方程有規(guī)律和容易寫(xiě)出,一般設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向都是均為順時(shí)針或均為逆時(shí)針,而且回路的循行方向就取為與網(wǎng)孔電流的參考方向一致。顯然,網(wǎng)孔電流的個(gè)數(shù)以及所列KVL約束方程的個(gè)數(shù),都一定是等于網(wǎng)孔數(shù)。例如對(duì)于圖3-3-1所示電路可列出如下方程:
此方程稱為網(wǎng)孔電壓方程,簡(jiǎn)稱網(wǎng)孔方程。解之即得各網(wǎng)孔電流iⅠ,iⅡ,iⅢ.
在上式中,令R11=R1+R4+R5,R22=R2+R5+R6,R33=R3+R4+R6,它們分別為網(wǎng)孔Ⅰ,網(wǎng)孔Ⅱ,網(wǎng)孔Ⅲ的自電阻,恒為正值;令R12=R21=-R5,R13=R31=-R4,R23=R32=-R6;R12,R21均稱為網(wǎng)孔Ⅱ與網(wǎng)孔Ⅲ的互電阻。若設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向均為同一方向(同為順時(shí)針?lè)较蚧蛲瑸槟鏁r(shí)針?lè)较颍,則互電阻均為負(fù)值,式(3-3-2)中即屬此種情況;若設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向不是均為同一方向(即有順時(shí)針?lè)较,有的為反時(shí)針?lè)较颍瑒t互電阻中有的為正值,有的則為負(fù)值(若流過(guò)負(fù)電阻的相鄰兩個(gè)網(wǎng)孔電流的方向相同,則互電阻前取"+"號(hào),否則取"-"號(hào))。令us11= us1-us4,us22=-us2,us33= us3+us4,它們分別為網(wǎng)孔Ⅰ,網(wǎng)孔Ⅱ,網(wǎng)孔Ⅲ的所有電源電壓升高的代數(shù)和。這樣式(3-3-2)即可寫(xiě)為
可見(jiàn)網(wǎng)孔方程的列寫(xiě)是很有規(guī)律的。將上式寫(xiě)成矩陣形式即為
或 RiM=uM (3-3-5)
稱為網(wǎng)孔電阻矩陣,為一對(duì)稱陣:
稱為網(wǎng)孔電流列向亮:
稱為網(wǎng)孔電壓源電壓列向量。式(3-3-4)或(3-3-5)即為矩陣形式的網(wǎng)孔方程。求解式(3-3-5)即得:
iM= R ̄1uM (3-3-8)
四.支路電流與支路電壓的求解
將所求得的iⅠ,iⅡ,iⅢ代入式(3-3-1),即可求得各支路電流,進(jìn)一步又可根據(jù)支路的伏安關(guān)系求得各支路電壓為
五.網(wǎng)孔法的一般步驟
(1).畫(huà)出電路圖。
(2).設(shè)定各網(wǎng)孔電流的大小和參考方向,其參考方向一般都取為同一方向,即同為順時(shí)針?lè)较蚧蛲瑸槟鏁r(shí)針?lè)较颉?BR>(3).對(duì)各網(wǎng)孔KVL約束方程,方程個(gè)數(shù)與網(wǎng)孔個(gè)數(shù)相等。
(4).聯(lián)立求解KVL約束方程組,即可得各網(wǎng)孔電流。
(5).設(shè)定各支路電流的大小和參考方向,根據(jù)所求得的網(wǎng)孔電流,即可求出各支路電流和各支路電壓,并進(jìn)一步求出支路功率。至此,求解工作即告完畢。
例3-3-1 求圖3-3-2所示電路的各支路電流和支路電壓。
圖3-3-2 例3-3-1的電路
解:該電路的支路數(shù)b=6,網(wǎng)孔數(shù)l=3。設(shè)各網(wǎng)孔電流的大小和參考方向如圖中所示。于是可列出網(wǎng)孔的KVL方程為:
寫(xiě)成矩陣形式為
解之得:iⅠ=0.99A,iⅡ=0.61A,iⅢ=0.34A
設(shè)各支路電流的大小和參考方向如圖中所示,故得:
i1=iⅠ=0.99A
i2=iⅡ-iⅠ=-0.38A
i3=iⅡ=0.61A
i4=iⅢ=0.34A
i5=iⅠ-iⅢ=0.65A
&nbs
一. 定義
由人們主觀設(shè)想的在網(wǎng)孔中流動(dòng)的電流稱為網(wǎng)孔電流,如圖3-3-1中的iⅠ,iⅡ,iⅢ所示,它們的大小和參考方向均是任意設(shè)定的。以網(wǎng)孔電流為待求變量,根據(jù)KVL對(duì)各網(wǎng)孔列寫(xiě)出KVL約束方程而對(duì)電路進(jìn)行分析的方法稱為網(wǎng)孔電流法,簡(jiǎn)稱網(wǎng)孔法。
二. 網(wǎng)孔電流變量的完備性與獨(dú)立性
網(wǎng)孔電流變量的完備性是指電路中所有的支路電流都可由網(wǎng)孔電流求得。設(shè)各支路電流的大小和參考方向如圖3-3-1中所示。若認(rèn)為各網(wǎng)孔電流已被求出,則可得各支路電流為:
圖3-3-1 網(wǎng)孔法
可見(jiàn)網(wǎng)孔電流變量具有完備性。
網(wǎng)孔電流變量的獨(dú)立性是指各網(wǎng)孔電流之間不受KCL約束,彼此獨(dú)立,不能互求。例如對(duì)于節(jié)點(diǎn)a,我們可列出方程:
此式為一恒等式,即不管網(wǎng)孔電流iⅠ,iⅡ?yàn)楹沃刀己愠闪。?duì)于其他節(jié)點(diǎn)也能得到類(lèi)似結(jié)果,所以網(wǎng)孔電流變量具有獨(dú)立性。
由于網(wǎng)孔電流變量具有完備性與獨(dú)立性,所以可作為電路分析的變量。
三. 網(wǎng)孔KVL約束方程的列寫(xiě)與求解
在列寫(xiě)網(wǎng)孔的KVL約束方程時(shí),應(yīng)首先設(shè)定網(wǎng)孔電流的大小和參考方向。為了使所列方程有規(guī)律和容易寫(xiě)出,一般設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向都是均為順時(shí)針或均為逆時(shí)針,而且回路的循行方向就取為與網(wǎng)孔電流的參考方向一致。顯然,網(wǎng)孔電流的個(gè)數(shù)以及所列KVL約束方程的個(gè)數(shù),都一定是等于網(wǎng)孔數(shù)。例如對(duì)于圖3-3-1所示電路可列出如下方程:
此方程稱為網(wǎng)孔電壓方程,簡(jiǎn)稱網(wǎng)孔方程。解之即得各網(wǎng)孔電流iⅠ,iⅡ,iⅢ.
在上式中,令R11=R1+R4+R5,R22=R2+R5+R6,R33=R3+R4+R6,它們分別為網(wǎng)孔Ⅰ,網(wǎng)孔Ⅱ,網(wǎng)孔Ⅲ的自電阻,恒為正值;令R12=R21=-R5,R13=R31=-R4,R23=R32=-R6;R12,R21均稱為網(wǎng)孔Ⅱ與網(wǎng)孔Ⅲ的互電阻。若設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向均為同一方向(同為順時(shí)針?lè)较蚧蛲瑸槟鏁r(shí)針?lè)较颍,則互電阻均為負(fù)值,式(3-3-2)中即屬此種情況;若設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向不是均為同一方向(即有順時(shí)針?lè)较颍械臑榉磿r(shí)針?lè)较颍,則互電阻中有的為正值,有的則為負(fù)值(若流過(guò)負(fù)電阻的相鄰兩個(gè)網(wǎng)孔電流的方向相同,則互電阻前取"+"號(hào),否則取"-"號(hào))。令us11= us1-us4,us22=-us2,us33= us3+us4,它們分別為網(wǎng)孔Ⅰ,網(wǎng)孔Ⅱ,網(wǎng)孔Ⅲ的所有電源電壓升高的代數(shù)和。這樣式(3-3-2)即可寫(xiě)為
可見(jiàn)網(wǎng)孔方程的列寫(xiě)是很有規(guī)律的。將上式寫(xiě)成矩陣形式即為
或 RiM=uM (3-3-5)
稱為網(wǎng)孔電阻矩陣,為一對(duì)稱陣:
稱為網(wǎng)孔電流列向亮:
稱為網(wǎng)孔電壓源電壓列向量。式(3-3-4)或(3-3-5)即為矩陣形式的網(wǎng)孔方程。求解式(3-3-5)即得:
iM= R ̄1uM (3-3-8)
四.支路電流與支路電壓的求解
將所求得的iⅠ,iⅡ,iⅢ代入式(3-3-1),即可求得各支路電流,進(jìn)一步又可根據(jù)支路的伏安關(guān)系求得各支路電壓為
五.網(wǎng)孔法的一般步驟
(1).畫(huà)出電路圖。
(2).設(shè)定各網(wǎng)孔電流的大小和參考方向,其參考方向一般都取為同一方向,即同為順時(shí)針?lè)较蚧蛲瑸槟鏁r(shí)針?lè)较颉?BR>(3).對(duì)各網(wǎng)孔KVL約束方程,方程個(gè)數(shù)與網(wǎng)孔個(gè)數(shù)相等。
(4).聯(lián)立求解KVL約束方程組,即可得各網(wǎng)孔電流。
(5).設(shè)定各支路電流的大小和參考方向,根據(jù)所求得的網(wǎng)孔電流,即可求出各支路電流和各支路電壓,并進(jìn)一步求出支路功率。至此,求解工作即告完畢。
例3-3-1 求圖3-3-2所示電路的各支路電流和支路電壓。
圖3-3-2 例3-3-1的電路
解:該電路的支路數(shù)b=6,網(wǎng)孔數(shù)l=3。設(shè)各網(wǎng)孔電流的大小和參考方向如圖中所示。于是可列出網(wǎng)孔的KVL方程為:
寫(xiě)成矩陣形式為
解之得:iⅠ=0.99A,iⅡ=0.61A,iⅢ=0.34A
設(shè)各支路電流的大小和參考方向如圖中所示,故得:
i1=iⅠ=0.99A
i2=iⅡ-iⅠ=-0.38A
i3=iⅡ=0.61A
i4=iⅢ=0.34A
i5=iⅠ-iⅢ=0.65A
&nbs
熱門(mén)點(diǎn)擊
- 用4:1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)全加器邏輯功能
- 設(shè)計(jì)一個(gè)帶有進(jìn)位輸出端的七進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器
- 目前AD/DA的常用芯片介紹
- 可控溫的電熱毯溫控器電路圖(圖)
- 常見(jiàn)ttl,cmos型號(hào)介紹
- 交流電的最大值與有效值
- 元器件常識(shí):74系列芯片功能大全
- 受控源
- 電子元器件的基本知識(shí)——電感
- 傳感器現(xiàn)場(chǎng)儀表的傳輸信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
推薦技術(shù)資料
- FU-19推挽功放制作
- FU-19是國(guó)產(chǎn)大功率發(fā)射雙四極功率電二管,EPL20... [詳細(xì)]
- Nuclei lntellig
- RISC-V子系統(tǒng)模式技術(shù)結(jié)構(gòu)
- 物理量子比特量子芯片Willo
- MPS電源管理一站式解決方案詳情
- 薄緩沖層AlGaN/GaN外延
- 2024年全球第三代半導(dǎo)體行業(yè)十大事件
- 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器
- QUICCEngine新引擎推動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)革新
- SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇
- MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)
- dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究