理论教育 回路分析法:解析电路的方法

回路分析法:解析电路的方法

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2-32回路分析法示例图由1.4.1节讨论可知,网孔是平面电路中一类特殊的回路,即不包含任何其他回路在内的回路。例2-13用回路分析法求图2-33所示电路中各支路电流,并求4A电流源吸收的功率。以网孔回路电流为待求量的分析方法称为网孔分析法。网孔分析法实际上是回路分析法的一种特殊形式。用回路分析法分析电路,首先是要选取独立回路,对于线性时不变平面电路,一般选内网孔回路较为简捷。

回路分析法:解析电路的方法

图2-32 回路分析法示例图

由1.4.1节讨论可知,网孔是平面电路中一类特殊的回路,即不包含任何其他回路在内的回路。网孔分析法也可以说是回路分析法中一种特例,但对非平面电路网孔分析法不再适用,所以,有必要讨论具有普遍性的回路分析法(Loop Analysis Method)。回路分析法的基本思路与网孔分析法相同,但独立回路的选取上更有一般性,也相当灵活。

将图2-27重绘于图2-32所示,假设在各基本回路内分别有一沿回路流动的回路电流(Loop Current)如图2-32中电流il1,il2,il3,把支路电流看成是流经该支路回路电流的代数和。在图2-32所示的支路电流和回路电流参考方向下,各支路电流与回路电流关系为

根据KVL和元件的VAR,可得3个回路方程为

将式(2-47)代入式(2-48)中,整理得

上述3个方程联立求解可得3个回路电流il1,il2,il3,利用式(2-47)即可求得各支路电流,利用元件的VAR即可求得各支路的电压,进而求得相应的功率

回路分析法的一般步骤

(1)画出电路,选定l=b-(n-1)个独立回路,并确定其绕行方向。独立回路可以任意选取,一般是灵活的选取回路以减少计算量;

(2)对l个独立回路,以回路电流为待求量,列写其KVL方程;

(3)求解上述方程,得到l个回路电流;

(4)设定支路电流大小和参考方向,用回路电流表示支路电流,从而求各支路电流;

(5)根据第(4)步所求得的结果,即可求出各支路电压和功率。

例2-13 用回路分析法求图2-33所示电路中各支路电流,并求4A电流源吸收的功率。

图2-33 例2-13图

解 选取如图所示3个基本回路,并设3个基本回路电流大小和参考方向如图中所示。于是可列KVL方程为

(www.daowen.com)

联立求解得:

设各支路电流的大小和参考方向如图2-33所示,故得

设4A电流源两端电压的大小和参考极性如图2-33中所示,故有

us=-2i1+3=-2×3+3=-3V

则4A电流源吸收的功率为

P=4us=4×(-3)=-12W

例2-14 用回路分析法求图2-34所示电路中回路电流和电压U。

图2-34 例2-14图

解 该电路中含有两个受控源,在列写方程时先都将它们作独立电源看待,然后将受控源控制量用回路电流表示,最后简化、整理和求解方程。在选取回路时有两种处理方法。

方法一:选取回路如图2-34(a)所示,设0.5I电流源两端电压为U0,则有

联立求得

方法二:选取回路如图2-34(b)所示,设0.5I电流源两端电压为U0,则有

联立求得

综上所述,回路分析法就是将主观假想的回路电流作为电路待求变量,以KVL和支路伏安关系为基本依据列写电路方程,从而求解电路的一种分析方法。对于平面电路,还可以选内网孔(Inner Mesh)作为独立回路,称之为网孔回路。以网孔回路电流为待求量的分析方法称为网孔分析法。网孔分析法实际上是回路分析法的一种特殊形式。回路分析法的物理意义是反映了在各电压源的共同作用下,沿回路电流方向,各元件电压降的代数和等于沿该方向回路电压源电压升的代数和。用回路分析法分析电路,首先是要选取独立回路,对于线性时不变平面电路,一般选内网孔回路较为简捷。当电路中含有理想电流源时,一般可按以下3种方法处理:一种是电路仅含有理想电流源与电阻的并联支路,则可进行电源等效变换,使之变换为实际电压模型;另一种是当电路仅含有一个理想电流源时,可选适当回路,使该理想电流源成为一个已知回路电流,在其余回路方程列写时避开该电流源;第三种是设理想电流源两端电压为U,将此电压暂当作电压源电压一样列写方程,然后利用理想电流源与相应回路电流的关系补充方程,从而求得待求量。如果电路中含有受控源时,则一般先将受控源当作独立电源一样列写方程,然后再将受控源的控制量用电路的特求量表示出来,最后再整理化简方程,从而求得待求量。

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