Консультация № 193793
30.10.2018, 20:14
0.00 руб.
1 19 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Текст Вашего вопроса:
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас помочь с решением данной задачи:
Для заданных схем сложной электрической цепи с заданными по табл. 1 ЭДС и
сопротивлениями требуется:
1. Составить уравнения для определения токов путем непосредственного
применения законов Кирхгофа. Решать систему не следует.
2. Определить токи в ветвях методом контурных токов и методом узловых
потенциалов.
3. Составить баланс мощностей.
4. Построить потенциальную диаграмму для контура, включающего два источника
ЭДС

E1, =150в
E2, =90в
E3, =70в
r1, =0.2 ом
r2, =0.5 Ом
r3, =0.2Ом
R1, =9 Ом
R2, =6 ом
R3, =3 ом
R4, =5 ом
R5=7 oм
R6=4ом
. Помогите решить
Схема 0 вариант в методичке 2 задача

Прикрепленные файлы:
3fd39b13e4636fc6da632106b61b6380f1ebff63.pdf

Обсуждение

давно
Посетитель
401563
11
30.10.2018, 20:19
общий
Схема для задачи
Прикрепленные файлы:
8105eae4409b9e8e8097d563516bad4f.jpg
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
30.10.2018, 20:36
общий
Адресаты:
Эта задача была рассмотрена здесь. Для чего Вы создали новую консультацию?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
31.10.2018, 02:58
общий
Адресаты:
В конце Ответа на предыдущий аналогичный Вопрос rfpro.ru/question/193717 я предложил : "Если помощь по остальным пунктам ещё нужна, Вы можете задать вопросы в дополнительной консультации". Вот она и задала.
Я потратил 2 дня жизни на подготовку и оформление ответа на выше-названный Вопрос, но мне ни "Спасибо", ни Оценки , как будто я старался в пустоту. Лучше я помогу другим людям, более благодарным.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
31.10.2018, 06:23
общий
Адресаты:
Спасибо за информацию! Тогда я не стану удалять эту консультацию.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401563
11
31.10.2018, 11:35
общий
Спасибо, конечно, огромное за Ваш частичный ответ в предыдущей консультации:-) но я не особо хорошо ориентируясь по сайту и много каких нюансов не знаю, и решила выложить задачу еще раз. Я думала, что мне помогут с остальными пунктами.
в сети
Управляющий
143894
2148
31.10.2018, 14:00
общий
Адресаты:
Цитата: olyam1tina
решила выложить задачу еще раз. Я думала, что мне помогут с остальными пунктами.

Так и выложили бы только те вопросы, что вас интересуют.
Об авторе:
Устав – есть устав! Если ты устав – то отдыхай!


давно
Посетитель
401563
11
31.10.2018, 14:15
общий
3 пункт действительно по ошибке выложила снова. Во 2 мне еще нужно определение токов методом узловых потенциалов.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
31.10.2018, 15:23
общий
Адресаты:
Если Вы полагаете "я не особо хорошо ориентируясь по сайту и много каких нюансов не знаю", то зачем Вы тогда записались в эксперты? С экспертов на Портале больше и строже спрос. Тут надо определиться : либо снять флажок "эксперт" в абзаце "Ваша подписка:" (в верхней части страницы), либо изучать ПравилаПортала rfpro.ru/help и совершенствовать свои экспертные возможности.

"Во 2 мне еще нужно определение токов методом узловых потенциалов" - значит на Ваши вопрос-пункты 1, 3 и 4 отвечать НЕ надо?
давно
Посетитель
401563
11
31.10.2018, 16:08
общий
3 пункт я забыла удалить, а все остальные вопросы актуальны .
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
31.10.2018, 16:12
общий
Адресаты:
Статус эксперта посетителю нашего портала присваивается по умолчанию, по-моему. Это было сделано, чтобы увеличить количество экспертов, но не оправдало себя, по-видимому.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
31.10.2018, 16:14
общий
Адресаты:
Пожалуйста, указывайте, кому Вы адресуете свои сообщения, чтобы их не получали те, кому они не интересны.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
01.11.2018, 12:25
общий
Адресаты:
Согласно приложенной Вами методичке "Задача решается в 2 стадии. Сначала путем последовательного свёртывания схема приводится к простейшему виду". На прилагаемом скриншоте слева - исходная схема, справа - оптимизированная, в ней пары резисторов R1 + r1 , R2 + r2 и R3 + r3 заменены на одиночные резисторы R11 , R22 и R3 с попарно-суммарным сопротивлением.

Затем согласно странице10 методички замечаем, что электрическая цепь имеет P=6 ветвей и Q=4 узлов. Так как неизвестными являются токи в ветвях, то число неизвестных равно 6, для нахождения которых необходимо иметь систему из n=6 уравнений.

По первому закону Кирхгофа составим Q-1=3 уравнений. Недостающие n-3=3 уравнения будем составлять по 2му закону Кирхгофа.

Задаём направления токов в ветвях. Сначала задаём направления токов в ветвях, содержащих источники ЭДС, желательно чтоб задаваемое направление тока совпало с направлением ЭДС, тогда выше вероятность того, что мы получим в решении положительное значение тока, и не придётся корректировать его в дальнейших вычисления (Баланса мощностей).

Далее у меня ошибка. Систему уравнений я проверял много раз. Похоже, Маткад неправильно решает систему. В Вашем задании написано "Решать систему не следует". Придётся долго разбираться. Может, другие эксперты помогут найти ошибку?
Прикрепленные файлы:
5353ef5275c35ccf35cea488263d5f77.png
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
01.11.2018, 14:45
общий
Адресаты:
Я нашёл ошибку, она была не в Маткаде, а в моих знаниях Маткада. Продолжаю решать другие Ваши пункты перечня вопросов.
давно
Посетитель
401563
11
01.11.2018, 16:51
общий
Спасибо:-)
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.11.2018, 16:55
общий
Адресаты:
Я ещё раз прошу Вас:
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Пожалуйста, указывайте, кому Вы адресуете свои сообщения, чтобы их не получали те, кому они не интересны.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
02.11.2018, 17:02
общий
это ответ
Согласно приложенной Вами методичке "Задача решается в 2 стадии. Сначала путем последовательного свёртывания схема приводится к простейшему виду". На прилагаемом скриншоте слева - исходная схема, справа - оптимизированная, в ней пары резисторов R1 + r1 , R2 + r2 и R3 + r3 заменены на одиночные резисторы R11 , R22 и R3 с попарно-суммарным сопротивлением.

Затем согласно странице10 методички замечаем, что электрическая цепь имеет P=6 ветвей и Q=4 узлов. Так как неизвестными являются токи в ветвях, то число неизвестных равно 6, для нахождения которых надо создать систему из n=6 уравнений.

По первому закону Кирхгофа составим Q-1=3 уравнений. Запомним особенность, не описанную в Методичке: По первому закону Кирхгофа мы можем составить все 4 уравнения (по кол-ву узлов), но нельзя, тк решение такой системы получается НЕверным!
Недостающие n-3=3 уравнения будем составлять по 2му закону Кирхгофа.

Задаём направления токов в ветвях. Сначала задаём направления в ветвях, содержащих источники ЭДС, желательно чтоб задаваемое направление тока совпало с направлением ЭДС, тогда выше вероятность того, что мы получим в решении положительное значение тока, и не придётся корректировать его в дальнейших вычислениях.

Далее по методичке : В результате решения системы уравнений находят все неизвестные токи в ветвях. Решение проводят любым доступным способом. Я использую для решения приложение ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad , поскольку он вычисляет очень быстро и с минимальной вероятностью ошибки.

Для решения методом узловых потенциалов, согласно приложенной Вами методичке, считаем кол-во узлов Вашей эл-схемы : их Q=4 (я отметил их красными точками 1, 2, 3, 4 на прилагаемом рисунке). Значит, надо составить Q-1=3 узловых уравнений (как и в Методе контурных токов). Потенциал Ф4 в точке 4 приравниваем =0.

Уравнения по 1-му закону Кирхгофа для метода узловых потенциалов запишутся в таком виде:
g11 * Ф1 + g12 * Ф2 + g13 * Ф3 = J11
g22 * Ф2 + g21 * Ф1 + g23 * Ф3 = J22
g33 * Ф3 + g31 * Ф1 + g32 * Ф2 = J33
Тут gii (с одинаковыми индексами) - собственная проводимость узла, равная сумме проводимости ветвей, подключенных к данному узлу, она всегда положительна.
Так, для узла 1 : g11 = 1/R11 + 1/R5 + 1/R33 - где R11 , R5 , R33 - сопротивления от текущего 1 узла до каждого соседнего из соседних узлов 4 , 2, 3 .
Аналогично для узлов 2 и 3 : g22 = 1/R5 + 1/R22 + 1/R6 , g33 = 1/R33 + 1/R22 + 1/R4 .

gij (с разными индексами) - общая проводимость узлов, обозначенных этими индексами. Она численно равна проводимости ветви (или сумме проводимостей, если их несколько), соединяющей эти узлы. Они всегда отрицательны!
g12 = g21 = -1/R5 - тут R5 - сопротивление м-ду соседними узлами 1 и 2.
Аналогично для остальных соседних узлов : g13 = g31 = -1/R33 , g24 = g42 = -1/R6 , g23 = g32 = -1/R22

В правой части уравнений - сумма токов источников тока, подключенных к данному узлу, задающих ток. Входящие токи (извне) принимаются положительными, выходящие - отрицательными. Если в ветвях источники ЭДС, то они учитываются по формуле
эквивалентной замены источников ЭДС и тока. В общем виде для k-той ветви должно быть:
Jk = Ek / Rk или Jk = gk * Ek
Произведём эквивалентную замену источников ЭДС на источники тока:
J11 = E1 / R11 - E3 / R33
J22 = -E2 / R22
J33 = -E3 / R33
Решением системы уравнений являются неизвестные потенциалы узлов Ф1, Ф2 , Ф3 .
По найденным потенциалам вычисляем токи ветвей по закону Ома. Для k-той ветви, ток в которой направлен от узла n к узлу m, должно:
Ik = (Фn - Фm ± Ek) / Rk - выражение для ветви, содержащей источник ЭДС, кот-я принимается положительной, если ее направление совпадает с выбранным направлением тока ветви.
Для Вашей схемы: I1 = (Ф1 - Ф2 + E1) / R11 , I2 = (Ф1 - Ф2 + E2) / R22 , … , I4 = (Ф2 - Ф4) / R4 (см Маткад-скриншот).

Рассчёт схемы методом контурных токов и Баланс мощностей были успешно выполнены в Вашей предыдущей Косультации rfpro.ru/question/193717 . Различие между значениями токов, вычисленных разными 3мя методами не превышает миллионных долей % (Маткад решил с погрешностью = 10-15).

Задача4 : Построение потенциальной диаграммы для контура, включающего 2 источника ЭДС :
Выбираем контур, содержащий 2 источника . Принимаем Ф1 = 0, что соответствует заземлению точки 1, и обходим контур из этой точки по часовой стрелке). Отмечая потенциал в каждой точке, приходим к исходному потенциалу.

Ф5=Ф1 - I3 * R3 = - I3 * R3 . Координаты : 3,-29 (Ом, Вольт)
Ф6=Ф5 - I3 * r3 = - I3 * R33 . Координаты : 3.2 , -31
Ф3=Ф6 + E3 = E3 - I3 * R33 . Координаты : 3.2 , +39
Ф7=Ф3 + I2 * R2 . Координаты : 9.2 , +62
Ф8=Ф3 + I2 * R22 . Координаты : 9.7 , +63
Ф2=Ф8 + E2 . Координаты : 9.7 , -27
Ф1=Ф2 - I5 * R5 . Координаты : 16.7 , 0
Потенциальная диаграмма строится в осях Ф и R . Длина оси R определяется суммой всех сопротивлений контура 1-5-6-3-7-8-2-1 и составляет R3 + r3 + R2 + r2 + R5 = 16,7 Ом .
Интервал оси Ф = -31 … 63 Вольт.
Прилагаю Маткад-файл , он откроется т-ко в опер-системе с установленным приложением Маткад с версией 14 или новее.
Прикрепленные файлы:
e8f69939221fa5b11dfc31cf00089519353d83d2.rar
5
Спасибо за помощь:-)
давно
Посетитель
400728
1649
10.11.2018, 10:58
общий
Адресаты:
какой программой Вы создаёте эти схемы?
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
10.11.2018, 14:18
общий
Адресаты:
В простейшей рисовалке Paint из комплекта WinXP .
давно
Посетитель
400728
1649
10.11.2018, 14:42
общий
Адресаты:
Цитата: Алексеев Владимир Николаевич
В простейшей рисовалке Paint из комплекта WinXP .
применю это приложение, но чтоб так схемы рисовать - не знал
Форма ответа