Консультация № 191748
13.11.2017, 23:48
0.00 руб.
1 1 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:1. Изобразите электрическую схему, соответствующую Вашему варианту. Запишите значения параметров элементов схемы.
2. Задайте предполагаемые направления векторов токов в ветвях схемы. Запишите систему уравнений по первому и второму законам Кирхгофа. Рассчитайте токи. Для расчёта можно использовать систему MathCad.
3. Рассчитайте значения токов в ветвях, используя метод контурных токов.
4. Рассчитайте значения токов в ветвях, используя метод узловых напряжений. Сравните со значениями, полученными в предыдущем пункте задания (различие за счёт погрешности вычислений не должно превышать 10%).
5. Рассчитайте значение тока в ветви с элементом «R», используя метод эквивалентного генератора напряжения (или метод эквивалентного генератора тока – по своему выбору).
6. Рассчитайте баланс мощностей.

E1, 15
E2,26
E3,34
J,2.5
R1,20
R2,50
R3,30
R4,40
R,35


Прикрепленные файлы:
d88d265a28f10e2a3298d555d5e94de2c21d3969.jpg

Обсуждение

давно
Старший Модератор
312929
1973
23.11.2017, 19:22
общий
это ответ
Здравствуйте, Herasova!

1. Для облегчения расчётов заменим включенные параллельно источник тока J и элемент R[sub]1[/sub] на последовательно включённые ЭДС JR[sub]1[/sub] и элемент R[sub]1[/sub]. Тогда схема будет содержать три узла и три контура.

2. Обозначим токи в ветвях, содержащих элементы R, R[sub]1[/sub], R[sub]2[/sub], R[sub]3[/sub], R[sub]4[/sub] как I, I[sub]1[/sub], I[sub]2[/sub], I[sub]3[/sub], I[sub]4[/sub]. Направление обхода для всех контуров выберем "по часовой стрелке", направление тока выберем по возможности совпадающим с направлением соответствующей ЭДС, и запишем систему уравнений - два (3-1) по первому закону Кирхгофа (для каждого узла алгебраическая сумма токов равна нулю, входящие токи берутся со знаком "+", исходящие - со знаком "-") и три по второму (сумма падений напряжения на всех элементах контура равна его суммарной ЭДС, токи и ЭДС берутся со знаком "+", если их направление совпадает с направлением обхода), всего 6 уравнений:

или, после подстановки исходных параметров:

Решением данной системы будет I = 396/3260 [$8776$] 0.121 A, I[sub]1[/sub] = -3937/3260 [$8776$] -1.208 A, I[sub]2[/sub] = 1418/3260 [$8776$] 0.435 A, I[sub]3[/sub] = -1022/3260 [$8776$] -0.313 A, I[sub]4[/sub] = 3191/3260 [$8776$] 0.979 A (отрицательное значение токов I[sub]1[/sub] и I[sub]3[/sub] означает, что их реальное направление противоположно предполагавшемуся).

3. Система уравнений для контурных токов I[sub]k1[/sub], I[sub]k2[/sub], I[sub]k3[/sub] также составляется на основании второго закона Кирхгофа, при этом в каждом уравнении ток соответствующего контура умножается на его полное сопротивление, а токи остальных контуров - на сопротивления ветви, общей с данным контуром (токи берутся со знаком, учитывающим их направление):

или, после подстановки исходных параметров:

Решением данной системы будет I[sub]k1[/sub] = -1022/3260 [$8776$] -0.313 A, I[sub]k2[/sub] = 3191/3260 [$8776$] 0.979 A, I[sub]k3[/sub] = 396/3260 [$8776$] 0.123 A. Ток для каждой ветви найдём, складывая контурные токи (с учётом направления) для всех контуров, содержащих эту ветвь (не забывая также, что ток I[sub]1[/sub] включает в себя и ток J):






4. Система уравнений для узловых напряжений составляется так: напряжение узла, умноженное на суммарную проводимость ведущих к нему ветвей, минус напряжения соседних узлов, умноженные на проводимости ветвей, связывающих их с данным узлом, равняется сумме узловых токов (со знаком "+" для направленных к узлу и со знаком "-" для остальных). Узловые токи - это токи ЭДС, равные значению ЭДС, умноженному на проводимость соответствующей ветви. Система уравнений составляется для всех узлов, кроме одного (любого), напряжение которого принимается равным нулю.
В данном случае имеем пять ветвей (по числу элементов с сопротивлением), проводимости которых равны:





Также определим токи ЭДС:



Примем напряжение U[sub]2[/sub] = 0 и запишем систему уравнений для остальных узловых напряжений (опять же не забывая, что ветвь R[sub]1[/sub] содержит источник тока):

или, после подстановки проводимостей и токов ЭДС:

Решением данной системы будет U[sub]1[/sub] = 7075/163 [$8776$] 43.405 B, U[sub]3[/sub] = 693/163 [$8776$] 4.252 B.
Ток для каждой ветви найдём по закону Ома, умножив её проводимость на разность потенциалов (с учётом ЭДС):






6. Для проверки составим баланс мощностей (по-прежнему не забывая учитывать для ветви, содержащей элемент R[sub]1[/sub], дополнительные ток J и ЭДС JR[sub]1[/sub]):




Сумма мощностей источников ЭДС равна сумме мощностей, расходуемых на сопротивлениях. Следовательно, баланс мощностей соблюдается и расчёт выполнен правильно.
Форма ответа