第三章之回路电流法

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【电工基础】回路电流法

【电工基础】回路电流法

【电工基础】回路电流法回路电流法是在支路电流法的基础上发展得来的,是分析和计算复杂电路常用的一种方法。

回路(网孔)电流法为了求解方便,我们考虑若以回路电流为未知量,是不是就可以大大减少了方程数量,避免求解繁琐呢?1、回路电流法:在电路中确定出全部独立回路,以回路电流为未知数,根据基尔霍夫电压定律列出含有回路电流的回路电压方程,然后求解出各回路电流,而各支路电流等于该支路内所通过的回路电流的代数和。

(1)确定独立回路,并设定回路绕行方向。

独立回路是指每次所选定的回路中至少要包含一条新支路,即其他支路未曾用过的支路。

如图5所示,设定顺时针方向为独立回路电流的绕行方向。

(2)列以回路电流为未知量的回路电压方程。

注意:①若某一电阻上有两个或两个以上独立回路电流流过时,该电阻上的电压必须写成两个或两个以上回路电流与电阻乘积的代数和。

而且要特别注意正、负符号的确定,以自身回路电流方向为准。

即自身回路电流与该电阻的乘积取正,如图5回路A中,R5上的压降为IAR5,取正。

而另一回路电流的方向与自身回路电流方向相同时,取正,相反时取负,如图5回路A中,IA和IC反向,此时IC在R5上的压降为ICR5,取负。

②若回路中含有按照以上原则,用回路电流法可列方程(3)解方程求回路电流将已知数据代入方程,可求得各回路电流IA、IB、IC(4)求各支路电流。

支路电流等于流经该支路的各回路电流的代数和。

此时需注意的是电流方向问题,要以支路电流方向为参考,即若回路电流方向和支路电流方向一致,则取正,相反则取负。

如图5中,各支路电流:(5)进行验算。

验算时,选外围回路列KVL方程验证。

若代入数据,回路电压之和为0,则说明以上数据正确。

根据以上步骤,我们发现一个特点,解题的关键是第一步,确定独立回路,选择新的未曾使用过的独立回路,这个比较容易重复,那么如果我们选择网孔作为独立回路,是不是就不会有这样一个问题了呢?网孔是回路的特例,它是独立的。

回路电流法

回路电流法
3-5 回路电流法
1.回路电流法
以基本回路中沿回路连续流动的假想电流为未 知量列写电路方程分析电路的方法。它适用于平面 和非平面电路。 列写的方程
回路电流法是对独立回路列写KVL方程,方
程数为 b (n 1)
注意 与支路电流法相比,方程数减少n-1个。
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2. 方程的列写
例5-1
RS
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例5-4 列回路电流方程。
RS +
R1 i2 R2i15U Nhomakorabea+
_
US _
R4
i3R_3
+ U
增补方程:
U R3i3
(RS R1 R4 )i1 R1i2 R4i3 US
R1i1 (R1 R2 )i2 5U
R4i1 (R3 R4 )i3 5U
受控源看 作独立源 列方程
i2 IS 已知电流,实际减少了一方程
(R1 R4 )i1 (R1 R2 )i2 (R1 R2 R3 R4 )i3 0
RS
i1 R1 IS i2
R2
+
US _
R4 i3
R3
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4.受控电源支路的处理
对含有受控电源支路的电路,可先把受控源 看作独立电源按上述方法列方程,再将控制量 用回路电流表示。
U 2i4 4 8V P 4 i4 8W(吸收)
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i i2
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方程的标准形式:
对于具有 l=b-(n-1) 个回路的电路,有
R i11 l1 R i 12 l2 R i1l ll uSl1 R21il1 R i 22 l2 R i2l ll uSl 2 R il1 l1 R il2 l2 R ill ll uSll

回路分析法

回路分析法

列写的方程
( n 1)
说明
任意选择参考点:其它结点与参考点的电压差即 是结点电压(位),方向为从独立结点指向参考结点。
uA
uB
iS3
2. 方程的列写
(1) 选定参考结点, iS1 标 明 其 余 n-1 个 独 立结点的电压
1 i1 R1
i2 R 2 2 R4
i3 R3 i4 R5 + uS _
_ U1
列回路电流方程
iS +
R1 1 3 U2
选网孔为独立回路
( R1 R3 )i1 R3 i3 U 2 R2 i2 U 2 U 3
R3 i1 ( R3 R4 R5 )i 3
R2
R3
_ 2 gU1
_
R4 R5 4 _
+ + U1
U3
R5 i4 0
R5 i3 R5 i4 U 3 U1
上式简记为: 标准形式的结点 电压方程
G11un1+G12un2 +G13un3 = iSn1 G21un1+G22un2 +G23un3 = iSn2 G31un1+G32un2 +G33un3 = iSn3
其 G11=G1+G2 中 G22=G2+G3+G4
G33=G3+G5 G12= G21 =-G2
uS2
观察可以看出如下规律:
R11=R1+R2 R22=R2+R3 回路1的自电阻。等于回路1中所有电阻之和。 回路2的自电阻。等于回路2中所有电阻之和。 自电阻总为正。 R12= R21= –R2 回路1、回路2之间的互电阻。
当两个回路电流流过相关支路方向相同时,互电阻取 正号;否则为负号。 ul1= uS1-uS2 ul2= uS2 回路1中所有电压源电压的代数和。 回路2中所有电压源电压的代数和。

回路电流法

回路电流法

-US1 + IL1R1 + (IL1 - IL2) R2 =0
(IL2-IL1) R2 +IL2R3+ US3 =0
例1 列写回路电流方程
I1
a I3
解I:-US1 + IL1R1 + (IL1 - IL2) R2 =0 (IL2-IL1) R2 +IL2R3+ US3 =0
R1 +
il1 R2
I2 il2
uS1

R3 将解I的结果,以回路电路为未知量整理得 +
–uS3 (R1 R2 )I L1 R2 I L2 U S1
b 选取回路如图所示
(R3 R2 )I L2 R2I L1 U S3
解II:
总结以上结果的规律,记住自阻、互阻的概念,背过公式,直接列 出以上方程,便是解法II:
二、 网孔电流法:(仅适用于平面电路)
对平面电路,若以网孔为独立回路,此时回路电流也
称为网孔电流,对应的分析方法称为网孔电流法。 若以自然网孔为回路,即,网孔电流法
❖ END
推导回路电流方程:
a
i1
i2
i3
R1
R2
R3
+ uS1
il1uS2 +
il2


+ uS3 –
b
对回路列KVL, 用回路电流替代
支路电流
回路电 流方程
支路电流与回路电 流关系
i1 il1 i2 il1 il 2
i3 il 2
KVL:
R1i1 R2i2 uS 2 uS1 0
R2i2 R3i3 uS3 uS 2 0
解I优点: 不用背公式 分析过程可以不写

第03章电阻电路的一般分析

第03章电阻电路的一般分析

例3 列支路电流法方程。
a
解:
I1 7
+ 70V

I2
1+
5U
_
7 I3 11 +
U 2-
节点a: –I1–I2+I3=0 回路1: 7I1–11I2 - 70 +5U =0 回路2: 11I2+7I3 - 5U =0 增补方程:
b
U=7I3
(1-18)
§3.4 网孔电流法
网孔电流——假想每个网孔中有一个网孔电流。方向可 任意假设。
(1-22)
理想电流源(恒流源)支路的处理
①若恒流源支路仅有一个网孔电流穿过,则该网孔电 流= ± 该恒流源电流(同方向取+,否则取-)。 ②非上述情况时:设恒流源两端电压,当作恒压源列方 程。然后增补恒流源电流与网孔电流的关系方程。
例2 列网孔电流方程。
R1
R2 im2 I3s
+ im1 I5s
第三章
电阻电路的一般分析
重点: 1.支路电流法; 2. 网孔电流法; 3.回路电流法; 4.节点电压法。
对于简单电路,通过电阻串、并联关系或 Y—△等效变换关系即可求解。如:
i总 R
R
R i=?
+
-u
2R
2R
2R 2R
i总
i总

u 2R
+
- u 2R
111 u i i总 2 2 2 16R
例4 列网孔电流方程。
解:网孔电流方向如图所示。 (R1 + R3)i1-R3i3=-U2
+
U1 _
R1
iS
R3 i1
+

回路电流法

回路电流法

2-6、I1含+ 列有(6+无3出伴+8电)独I2流-8立源I3的=回4回8 路路电的流法电流方程进行求解。本题采用前 补或充增方 加者程电的流进个源行数两等端求于的受电解控压,源为的独独个立数变立。量回,再路按K的VL选择方法已标在图上。
U S1
本题采用虚假的回路电流法。
R1 I1 R2
8 10
解得:I=2.4A
R1
U S1
R2
R3
R6
4 32V 3
5
U S3
2
I1
R7
16V
U S1
6
I 2 R 5
48V
8 I3
I R4
3
(注意:选择自然网孔作为独立回路,已标于图中)
2、含有无伴电流源的回路电流法
已知电路结构如右,其中电阻单位为欧姆。
代数和,自阻上的压降恒为“+”,互阻上的压降可“+”可“-”,符号的选择 3、含有受控源的回路电流法
(注意:选择自然网孔作为独立回路,已标于图中)
-分8I析1+:(2该+电8+路40是)I2具-4有03I3个=-独113立06回I1路-4的0电I路2(,4无0电+流1源0)和I3受=控-电5源0, 可在选取独立回路的基础上直接列出标准的回路方程求解,方程左、右 解得:U =80V 的规律由KVL决定,选独立回路的方法不限。
2或、增含加已有电无流知伴源电电两流端路源的的电结回压路构为电独如流立法变右量,,再其按K中VL电阻单位为欧姆。 1本、题基可求本选的取:回网路电孔电为压流独法立U回0路。
I
3
S
A
-8I1+ (2+8+40)I2-40 I3 =136

电路原理3.4.4回路电流法 - 回路电流法2

电路原理3.4.4回路电流法 - 回路电流法2

将 ud = u2 = R2(il1 – il2) 代入上式,整理得:
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第3章 电阻电路的分析方法
例10
R1
- uS2+
iS1

i2 R3
il1
R2
u2 -
il2 + uS3

il3
id il4
R4 +
ud

–R2il1 + (R2 + R3)il2 + R3il3 – R3il4 = uS2 – uS3
第3章 电阻电路的分析方法
3.4.2 回路电流法
网孔电流法 ★适用平面电路
回路电流法
★适用平面电路 ★适用非平面电路
◆网孔电流是在网孔中连续流动的假想电流 ◆回路电流是在回路中连续流动的假想电流
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第3章 电阻电路的分析方法
回路电流法
以回路电流为未知量列写电路方程进行电路 分析的方法叫做回路电流法。

il3
id il4
R4 +
ud

解 让iS1和 id都只有一个回路电流流过,前者为
il1、后者为il3,这样就不需要列回路1和回路3
的KVL方程。
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第3章 电阻电路的分析方法
例10
R1
- uS2+
iS1

i2 R3
il1
R2
u2 -
il2 + uS3

il3
id il4
R4 +
ud
R1
+ uS1
解 如图(b)所示,选择
支路4、5、6为树,
R2 Il1
R6
Il1
R5
R4

第03章支路电流法、回路电流法例题讲解

第03章支路电流法、回路电流法例题讲解

(0.05+0.025+0.1)UA-0.1UB= 6 -0.1UA+(0.1+0.05+0.025)UB= -6
(2) 解方程,得: UA=21.8V, UB= -21.82V
(3) 各支路电流: I1=(120-UA)/20k= 4.91mA I3=(UB +240)/40k= 5.45mA I5= UB /20=-1.09mA
U I / 2
对2回路列写KVL方程得 2U U Us 0
Us U I / 2
端口输入电阻 Req Us / 2I I / 4I 1 / 4
例5. 求图中的电流i1与i3
解:用电源等效变换求解此题,变换过程如图a,b,c所示
a
I4

6 1 3
1.5A
b
c
解:
I1 5 / 1 5A
I2 4 / 2 2A
I3

5
3
4

3A
I5 I1 I3 8A
I4 I2 I3 5A
例4. 求图示电路的端口输入电阻
解: 对a点列写KCL方程得 I1 I 2I I 对1回路列写KVL方程得 2U I1 0
I5
-240V
40k
20k
1
3. 试列写下图含理想电压源 电路的结点电压方程。
+ U_
G1 G3 G2
2
3
s
G4
G5
练习答案:
1. 列写下图含VCCS电路的 结点电压方程。
iS1
1 R2
+ uR2 _
R1
R3
gmuR2
解:
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第三章 电阻电路的一般分析
回路电流法
对于一个具有n个结点、b条支路的电路来说:
支路法: KCL方程: n-1 KVL方程: b-(n-1)
2b个方程 VCR方程: b
支路电流法 b个方程
问题:支路法与支路电流法的规律性不强,当电路的结构相 对复杂且支路数较多时,手工求解会很困难。
目标:寻找一组相互独立的电路变量,它们具有较少的数目, 且能够用它们表征电路中任意的物理量,从而有效减少 电路方程数量,有助于求解电路。
例6. 用网孔电流法求各支路电流。 解: (1) 设各网孔电
I1
I2
I3
I4 流方向为顺时
R1
R2
R4 针方向并在图
+ Im1 + Im2
US1_
US2_
R3 Im3
+ _ US4
中标出。 (2) 对每个网孔
( R1 + R2 )Im1 - R2 Im2 = US1 - US2
列 KVL方程:
- R2 Im1 + ( R2 + R3 )Im2 - R3 Im3 = US2 - R3 Im2 + ( R3 + R4 )Im3 = -US4
①将VCVS看作独 立源建立方程; ②找出控制量和网 孔电流的关系。
解:
(1 + 3)Im1 - 3Im2 = 2
-3Im1 + (3 + 2 + 1)Im2 - Im3 = -3U2
- Im2 + (1 + 2)Im3 = 3U2
将(2)代入(1),整理得
-1; 15Im2 - Im3
4.网孔电流法
• 基本思想
– 假想每个网孔中有一个网孔电流 – 在每个关联结点处网孔电流自动满足KCL方程 – 只需要对网孔列KVL方程
i1 R1
+ uS1

a i2 R2
im1 + im2 uS2–
b
i3
b=3,n=2。 独立回路数 为 l=b-(n-1)=2 。 选 图 示 的 两
R3 个网孔为独立回路 ,网孔电
R21im1 + R22im2 + + R2mimm = uS22
Rm1im1 + Rm2im2 + + Rmmimm = uSmm
其中 Rkk:自电阻(总为正) ,k=1,…,m(任选绕行方向)。
Rjk:
流过互阻的两网孔电流方向相同,则 Rjk前面取正号 流过互阻的两网孔电流方向相反,则 Rjk前面取负号
i3
+ im1 + im2 R3
uS1 –
uS2–
b
R11im1 R21im1
+ +
R12im2 R22im2
= =
uS11 uS22
网孔电流方程的 标准形式
4.1网孔电流方程说明
对于具有m 个网孔的平面电路,网孔电流方程的一般形
式为:
R11im1 + R12im2 + + R1mimm = uS11
互电阻 两个网孔之间没有公共支路或虽有公共支路但其电
阻为零时,Rjk = 0
4.2网孔电流法的一般步骤
(1) 选定电路中各个网孔的绕行方向; (2) 对m个网孔,以网孔电流为未知量,列写其KVL方程; (3) 求解上述方程,得到m个网孔电流; (4) 求各支路电流(用网孔电流表示); (5) 结果验证。
整理得:
(R1 + - R2im1
R2 )im1 - R2im2 + (R2 + R3 )im2
= =
uS1 uS2
-
uS
2
网孔电流方程
4.1网孔电流方程说明 a
i1 R1
i2 R2
+ im1 + im2
i3 R3
( R1 + R2 )im1 - R2im2 = uS1 - uS2 - R2im1 + (R2 + R3 )im2 = uS2
uS1 –

uS2– b
自电阻总为正,简称自阻 互电阻简称互阻
R11 = R1 +R2 —网孔1的自电阻。等于网孔1中所有电阻之和。
R22 = R2 +R3 —网孔2的自电阻。等于网孔2中所有电阻之和。
R12 = R21 =-R2 —网孔1、2之间的互电阻。其大小为两个网孔
公共支路上的电阻之和;其前面的正负号按下述判断: 互电阻Rjk —若两个网孔电流流过公共支路时方向相同,
-
uS2
R3

b
uS11 = uS1 - uS2 ——网孔1中所有电压源电压的代数和。
uS22 = uS2 —— 网孔2中所有电压源电压的代数和。
uSkk ——在求所有电压源电压的代数和时,当网孔中各 个电压源电压的方向与该回路方向一致时,取负号;反 之取正号。
4.1网孔电流方程说明
a
i1 R1
i2 R2
流 分 别 为 im1 、 im2 。 支 路 电 流 i1= im1,i2= im2- im1, i3= im2。
4.网孔电流法
• 网孔电流
– 在网孔中连续流动的假想电流
• 网孔电流法:以网孔电流为未知量列写电 路方程进行电路分析的方法。
– 独立方程数为b-(n-1) – 适用于平面电路(网孔电流彼此独立)
= =
2 0
9Im1 - 10Im2 + 3Im3 = 0
解得
补充方程: (1) U2 = 3(Im2 - Im1 ) (2)
Im1 = 1.19A
Im
2
=
0.92A
Im
3
=
-0.51A
1
2
各支路电流为:
I1+
I1 = Im1 = 1.19A
2V
I I
2 3
= =
4.网孔电流法
i1 R1
+ uS1

a i2 R2
im1 + im2 uS2–
b
i3 网孔1:R1im1 + R2 (im1 - im2 ) - uS1 + uS2 = 0 网孔2:R2 (im2 - im1 ) + R3im2 - uS2 = 0
R3 以上电压与回路绕行方向一致时
取“+”;否则取“-”。
(3) 求解回路电流方程,得 Im1,Im2,Im3
(4) 求各支路电流:
I1 = Im1,I2 = Im2 - Im1,I3 = Im3 - Im2,I4 = - Im3
例7. 用网孔电流法求下图所示电路的各支路电流。
I1+ 2V
_
1
2
I2 Im1 3
- I3
U2 +
Im2
I4
I5
1
+–3U2Im3 2
则互电阻前取正号;否则取负号。当平面电路中各网孔的绕
向都为顺时针(或都为逆时针)时,互电阻Rjk均为负值。
4.1网孔电流方程说明
i1 R1
+ uS1

a i2 R2
im1 + im2 uS2–
i3
-
(R1 + R2im1
R2 )im1 - R2im2 + (R2 + R3 )im2
= =
uS1 uS2
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