Консультация № 196403
19.09.2019, 06:11
0.00 руб.
0 14 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Пытаюсь рассчитать схему методом узловых напряжений. Принимаю узел 1 за базовый и считаю его потенциал равный 0,составляю уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 2,3,4 . Использую обобщённый закон Ома составляю уравнения для нахождения каждого из токов (за ϕi беру потенциал узла из которого ток выходит, а за ϕ потенциал узла в который ток входит) Gi – проводимость i-ой ветви. А дальше я зашел в тупик.
Ссылка >>В данной ссылки по этой же схеме происходит нахождение токов методом наложения

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
20.09.2019, 06:28
общий
Адресаты:
В мини-форуме Вашей предыдущей консультации rfpro.ru/question/196340#311352 я предложил Вам изучить полезные статьи по Вашей теме "рассчитать схему методом узловых напряжений". Вы читали эти статьи?
Что конкретно непонятно Вам?
давно
Посетитель
403237
19
20.09.2019, 06:38
общий
Адресаты:
Я изучал разные источники с методом узловых напряжений еще до вашего сообщения, чтобы решить самому. И я написал в вопросе, что конкретно у меня не получается.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
20.09.2019, 09:44
общий
Адресаты:
А зачем Вы вообще "Пытаюсь рассчитать схему методом узловых напряжений", если задача уже решена другими методами, и все токи найдены и проверены? Какой смысл убивать Ваше и моё время на этот непрактичный метод, который в моей жизни забывался уже ч-з 3 дня под натиском более важных и полезных знаний/опыта?
давно
Посетитель
403237
19
20.09.2019, 09:50
общий
Адресаты:
Я хочу рассчитать схему по всевозможным методам и мне осталось только узловым напряжений рассчитать, я думаю, что скоро сам решу.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
20.09.2019, 13:38
общий
Адресаты:
Я искренне желаю Вам Удачи!
"Упорство и Труд всё перетрут!"
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
22.09.2019, 17:50
общий
Адресаты:
Срок Вашей Консультации истекает. Как Ваши успехи в самостоятельном решении?
Помощь нужна?
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
23.09.2019, 05:58
общий
это ответ
Здравствуйте, gena.sorbuchev!
Ваша ошибка : "Принимаю узел 1 за базовый и считаю его потенциал равный 0". Я тоже бОльшую часть жизни, вплоть до вчерашнего дня полагал, будто в методе узловых потенциалов можно занулять любой узел. Но Вы попали в редкую "засаду"! Лишь в одной из 6 сохранённых мною учебных статей на Вашу тему описывается ограничение : "Если в цепи м-ду 2мя узлами включен идеальный источник ЭДС (внутреннее сопротивление кот-го равно 0), необходимо принимать равным 0 потенциал одного из его зажимов, тогда потенциал другого зажима источника будет равен ЭДС с соответствующим знаком, а кол-во расчетных уравнений сократится" (цитата из "Метод узловых потенциалов" Ссылка1 )

Вы занулили узел1 согласно схеме из Вашего Пост#8 rfpro.ru/question/196340#311347 . Это - неудачный выбор зануляемого узла, потому что в схеме существует пара узлов 2 и 4 (согласно Вашей нумерации узлов), соединённая идеальным источником ЭДС E2 c нулевым внутренним сопротивлением. Его бесконечно-большая проводимость G24 = G42 очень затрудняет расчёт и ограничивает выбор зануляемого узла. Чтобы избавиться в расчётах от бесконечной проводимости, придётся занулять узел 2 или узел 4.
Занулим узел4 для более удобной нумерации индексов в ниже-системе уравнений.
Я добавил в Вашу схему знаки полярнности "+" и "-" возле источников ЭДС. Это заняло меньше минуты, зато избавило от долгого поиска ошибки изза путаницы в алгебраическом сумировании напряжений для вычисления конечных токов.

Далее цитирую учебную статью "Метод узловых потенциалов. Материалы для студента" Ссылка3 : "Метод расчета электрических цепей, в кот-м за неизвестные принимают потенциалы узлов схемы, называют методом узловых потенциалов. Число неизвестных в этом методе равно числу узлов - 1."
В Вашей схеме 4 узла. Значит, в общем случае надо составить систему из 3х уравнений типа
Ф1·G11 + Ф2·G12 + … + Фn-1·G1,n-1 = I11
Ф1·G12 + Ф2·G22 + … + Фn-1·G2,n-1 = I22
. . . .
Ф1·Gn-1,1 + Ф2·Gn-1,2 + … + Фn-1·Gn-1,n-1 = In-1,n-1

Однако, с учётом Вашего редкого случая наличия идеального источника ЭДС м-ду узлами 2 и 4, кол-во уравнений снижается до 2х.
Потенциал Ф4=0 и все G-проводимости с индексом 4 выпадают из Вашей системы уравнений. Потенциал Ф2 заменим на Ф4 - E2 = -E2 . Уравнение с правой частью = I22 тоже избыточно.

Составим систему уравнений т-ко для узлов 1 и 3 :
Ф1·G11 - Ф2·G12 - Ф3·G13 = I11
1·G31 - Ф2·G32 + Ф3·G33 = I33
Здесь в левых частях правило : Слагаемые с одинаковыми G-индексами плюсуем, с разными - минусуем.

Между узлами 2 и 3 включен идеальный источник тока J с нулевой проводимостью G23=G32=0 (потому что сопротивление источника тока J бесконечно). Удаляем из системы нулевые слагаемые и заменяем Ф2 на -E2 . Остаётся мини-система :
Ф1·G11 + E2·G12 - Ф3·G13 = I11
1·G31 + Ф3·G33 = I33
Решать её Вы можете любым способом. Я предпочитаю решать в бесплатном приложении ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad . Маткад вычисляет всё быстро и страхует от ошибок типа "человеческий фактор". Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Проверка значений полученных токов сделана в Ответе Вашей предыдущей консультации rfpro.ru/question/196340 .
5
давно
Посетитель
403237
19
23.09.2019, 08:21
общий
Адресаты:
Здравствуйте. Решил самостоятельно, спасибо за консультацию.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
23.09.2019, 10:34
общий
Адресаты:
У Вас редкий и неожиданный случай наличия "голой" (без резистор-обвязки) идеальной ЭДС м-ду узлами. Мне такое никогда раньше не попадалось.
Я отправил Вам Ответ сегодня утром. Похоже, Вы его не заметили.
давно
Посетитель
403237
19
24.09.2019, 06:36
общий
Адресаты:
Спасибо, что решили, я тоже потом изменил свое решение и принял потенциал 4 узла = 0. Вы единственный кто откликнулся на мою просьбу по данной задаче, весьма вам благодарен и надеюсь многому у вас обучиться, если еще возникнут вопросы. Надеюсь я сильно не навязываюсь.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
24.09.2019, 10:50
общий
Адресаты:
Вы у меня в "белом" списке: культурный, скромный, не ленивый, тянетесь к знаниям - я уважаю таких ребят!
Я посмотрел Вашу рег-карту : gena.sorbuchev ID=403237 , Дата регистраци: 5.09.2019, Эксперт рассылок: 1 Комп-сети… Жаль, Вы не указали свой возраст и город. Но судя по Вашему ТкщВр=+4 Мск - мы с Вами - восточные соседи. Вы живёте где-то в Иркутск…Забайкалье?
давно
Посетитель
403237
19
24.09.2019, 12:45
общий
Адресаты:
В городе Новосибирск. Возраст 22.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7470
24.09.2019, 17:17
общий
Адресаты:
"Новосибирск… 22" - Спасибо! В мою рег-карту Вы уже заглянули. Я думал, Новосибирск-пояс = +3 от Москвы.
Если Ваш преподаватель копнёт Вашу глубину знаний и захочет заземлить всё-такт Узел1 (а не Узел4), то я придумал лёгкий метод : Заменяем абстрактный идеальный E2 с нулевым внутренним сопротивлением r2=0 на реальный с таким малым r2 = 0,0001…0,001 Ом, что от такой замены Ваши токи изменятся в 4м знаке, и на экране эта округлённая замена будет НЕзаметна. Вместо 2х уравнений в системе будет 3. Но зато проводимость ветви уже не будет бесконечной, и Маткад легко справится с вычислением.
Если хотите, то это можно проверить.
давно
Посетитель
403237
19
25.09.2019, 05:09
общий
Адресаты:
Спасибо, но это не нужно, данную схему решил по всем методам, на данный момент я занимаюсь решением другой схемы.
Форма ответа