Расчет методом эквивалентного генератора
В соответствии с заданием рассчитаем ток в пятой ветви. Крайние точки в пятой ветви обозначим буквами «а» и «b». Удаляем из электрической цепи пятую ветвь вместе с источником тока, подсоединенного параллельно ей.
Составляем расчетные схемы (рис. 10, 11).
Схема (рис. 10) содержит два узла (1, 3) и три ветви, подсоединенные к этим уздам: первая- ветвь 1, вторая - последовательно соединенные ветви 2 и 4, третья состоит из 3-й и 6-й ветвей.
Рис.10. Схема цепи после удаления Рис.11. Схема с эквивалентным
источника тока J и 5 – й ветви генератором и удаленной частью
цепи
Рис.12. Граф заданной электрической цепи
с выделенными независимыми контурами
Рис.13.Схема электрической цепи, подготовленная для расчета методом контурных токов
Определим ЭДС эквивалентного генератора - Uabxx :
- напряжение между узлами 1,3 определяем по методу двух узлов
-токи в ветвях 2-4 и 3-6
- запишем уравнение обхода контура "a-b, 6, 4": Uabxx +UZ6 – UZ4= 0;
- отсюда напряжение Uabxx
Находим внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Zвн:
- преобразуем треугольник из сопротивлений ветвей: 1,2,4 в звезду сопротивлений Za, Zb, Zc :
-подключаем комплексированную цепь к зажимам выделенной ветви:
Ток в пятой ветви находим, используя метод наложения (см. рис.11):
Значение тока в пятой ветви, ранее рассчитанное по методу узловых потенциалов
Следовательно, решение правильное.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ С ВЗАИМОИНДУКТИВНЫМИ СВЯЗЯМИ МЕТОДОМ КОНТУРНЫХ ТОКОВ
Заданы коэффициенты индуктивной связи:
K13 – 0.3, k34 - 0.5, kJ6 - 0.4 .
На рис. 12 и рис.13 приведены граф и схема электрической цепи, причем на рис. 13 источник тока J5 преобразован в источник ЭДС : Е5 := J5, E5 = 52.395+30.25J, а точками отмечены «начала» обмоток катушек, охваченных взаимоиндуктивными связями.
Ранее рассчитаны индуктивные сопротивления
XL1= 15.834; ХL3= 19.792; ХL4= 7.917; XL6= 15.834.
Находим сопротивления индуктивных связей
Уравнение по методу контурных токов в матричной форме Zk Ik:= Ek. В уравнении: Zk -матрица комплексных коэффициентов, Ek, Ik -векторы контурных ЭДС в неизвестных контурных токов соответственно.
Записываем выражения для контурных и взаимных сопротивлений:
Z11:=Z1+Z2+Z4; Z33:=Z4+Z5+Z6;
Z22:=Z2+Z3+Z5; Z13:=-Z4+jXM16;
Z12:=-Z2+jXM13+jXM14; Z23:=-Z5-jXM34;
Z21:=Z12; Z31:=Z13; Z32:=Z23.
Матрица комплексных сопротивлений и вектор контурных ЭДС:
Решение системы уравнений - контурные токи
Токи ветвей выражаем через контурные токи. Поскольку в заданной схеме (рис.6) в 5 – й ветви параллельно резистору включен источник тока, пятая строка вектора содержит J5. Тогда
Рассчитаем комплексные амплитуды составляющих напряжений на каждом элементе:
URn ULn UCn
-10.996+1.285j | -3.39-29.019j | |
-1.488+4.694j | 5.93+1.879j | |
-15.852+5.468j | -13.529-39.218j | 6.907+20.023j |
-14.467-0.19j | 0.301-22.907j | |
-18.931-34.995j | ||
4.243+1.009j | -3.993+16.794j | 1.593-6.699j |
Составляющие напряжений на катушках, обусловленные взаимоиндуктивными связями:
UXM13 ;
Напряжения на индуктивносвязанных катушках:
Правильность решения проверяем по балансу напряжений и ЭДС в первом контуре
UR1+UL1+UXM16+UXM13-UR2-UC2+UR4+UL4+UXM43-E1=0.
Баланс напряжений и ЭДС в этом контуре обеспечиваются; следовательно, расчет выполнен правильно. Аналогичную проверку проводим для других контуров.
Построим векторную диаграмму токов, сходящихся в первом узле.
Для этого сформируем вспомогательные матрицы
ID1:=[0 -I1 0 I4 0 I6]; ID
Рис.14. Векторная диаграмма токов, сходящихся в первом узле